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So ähnlich und doch so unterschiedlich: eine Geschichte von zwei Fischen
So ähnlich und doch so unterschiedlich: eine Geschichte von zwei Fischen Der Schein kann trügen! Untersuchung des Paarungssystems und der Evolutionsgeschichte zweier ähnlich aussehender Mangroven-Killifische entlang der brasilianischen Küste mithilfe der Genetik.
Autor
Waldir M. Berbel-Filho Postdoktorand an der Oklahoma University Veröffentlicht 21. August 2020
Man kann zwei sehr ähnlich aussehende Mangroven-Killifisch-Arten finden, nämlich Kryptolebias ocellatus und K. hermaphroditus (Abb. 1), während man zwischen Mangrovenwäldern im Südosten Brasiliens wandert. Angesichts ihres syntopischen (z. B. zur gleichen Zeit und am gleichen Ort nebeneinander existierenden) Auftretens und ihrer morphologischen Ähnlichkeiten fällt zunächst ein, dass diese beiden Arten eng miteinander verwandt sind, vielleicht sogar Schwesterspezies, und eine ähnliche Evolutionsgeschichte in der Region teilen , richtig?
Abbildung 1. Wer ist wer? Mangroven-Killifisch-Arten können sehr ähnlich aussehen. Von links nach rechts ein Hermaphrodit von K. hermaphroditus bzw. K. ocellatus .
Falsch! Wie viele Dinge im Leben können Blicke täuschen. Obwohl ähnlich aussehend, haben unsere jüngsten Untersuchungen gezeigt, dass sich die oft syntopischen Kryptolebias ocellatus und K. hermaphroditus unterschiedlich vermehren und eine kontrastierende Evolutionsgeschichte entlang der brasilianischen Küste aufweisen.
Lassen Sie mich mit einigen Hintergrundinformationen beginnen. Kryptolebias ist eine Gattung von neotropischen Killifischen mit kleinem Körper, die vorübergehend in Süßwasser- und Mangrovenlebensräumen leben. Innerhalb dieser Gattung besteht die Gruppe der Mangroven-Killifische aus drei Arten: K. ocellatus , K. hermaphroditus und K. marmoratus (Abb. 2). Die beiden letztgenannten (die Schwesterspezies sind) stellen die einzigen zwei bekannten Fälle von Wirbeltieren dar, die zur Selbstbefruchtung (Selfing) fähig sind. Ja, du hast es richtig gelesen.Diese Arten bestehen hauptsächlich aus Hermaphroditen, die in der Lage sind, sich selbst zu versorgen. Obwohl diese besondere Reproduktionsstrategie vorteilhaft sein kann, hauptsächlich um Reproduktionsumgebungen zu gewährleisten, in denen Partner nicht leicht zugänglich sind, ist sie auch mit Kosten verbunden. Das Generieren mehrerer Generationen stellt eine extreme Form der Inzucht dar, die die Heterozygotie und die effektive Populationsgröße schnell verringert, was infolgedessen die Auswirkungen der genetischen Drift verstärkt. Während erwartet wird, dass die genetische Variation in lokalen Selfing-Populationen sehr gering ist, akkumulieren isolierte Selfing-Linien genetische Unterschiede in einem breiten geografischen Maßstab. Eine theoretische Vorhersage ist daher, dass Arten, die sich einem Selfing unterziehen, im Vergleich zu auskreuzenden Arten eine tiefere genetische Struktur aufweisen müssen.
Abbildung 2. Ungefähre Gesamtverteilung der Mangroven-Killifische-Gruppe entlang der Mangroven im Westatlantik. Die tatsächliche Verbreitung ist viel diskontinuierlicher, da die Arten auf Mangrovenwälder beschränkt sind. Beachten Sie die Überlappung zwischen den Verteilungen von K. hermaphroditus und K. ocellatus im Südosten Brasiliens.
Im Gegensatz zu Pflanzen sind die meisten Wirbeltiere diözisch (z. B. sind Individuen entweder Männer oder Frauen) und vermehren sich durch Auskreuzung. Daher ist das Verständnis der Auswirkungen verschiedener Paarungssysteme auf die Ebene der genetischen Struktur bei Tieren zurückgeblieben. Um diese Forschungslücke zu schließen, untersuchten wir das Paarungssystem von K. ocellatus- Probenahmearten über einen Großteil ihrer Verbreitung in Süd- und Südostbrasilien. Wir verglichen auch die Ebenen der genetischen Struktur und Diversität von K. ocellatus mit dem selbstsüchtigen und oft syntopischen K. hermaphroditus .
Ein bisschen hinter den Papierszenen. Die Probenahme von Mangroven-Killifischen in freier Wildbahn ist zweifellos eine herausfordernde Aufgabe. Mangrovenlebensräume sind per se komplex und äußerst variabel und werden täglich von Gezeitenschwankungen beeinflusst. Erschwerend kommt hinzu, dass Mangroven-Killifish-Arten normalerweise klein und kryptisch sind und in Mikrohabitaten leben, die entweder sehr schwer zugänglich sind (z. B. Krabbenhöhlen) und / oder vorübergehend sind. Für diese spezielle Studie musste das 'Kryptoteam' (Abb. 3) auf einer 4500 km langen Reise entlang der brasilianischen Küste viele Mückenstiche und eine Tonne Schlamm ertragen.
Abbildung 3. Das 'Kryptoteam' sucht nach Mangroven-Killifischen im Südosten Brasiliens. Von links nach rechts Mateus Lira, Waldir Berbel-Filho, Sergio Lima und Helder Espírito-Santo.
Unsere Ergebnisse zeigten, dass K. ocellatus trotz seiner Zusammensetzung aus Männchen und Hermaphroditen eine auskreuzende Art ist, ohne Anzeichen von Selbstsucht. Zu unserer Überraschung und entgegen den theoretischen Vorhersagen hat K. ocellatus eine tiefere genetische Struktur unter Populationen in einem engeren geografischen Gebiet gezeigt als die, die im selbstsüchtigen K. hermaphroditus in einem viel ausgedehnteren Gebiet der brasilianischen Küste gefunden wurde. Diese Ergebnisse legen nahe, dass Kryptolebias ocellatus und K. hermaphroditus trotz ähnlich aussehender und manchmal in denselben Mangrovenlebensräumen lebender unterschiedlich vermehren und entlang der brasilianischen Küste eine unterschiedliche Evolutionsgeschichte aufweisen. Genetische Daten deuten darauf hin, dass das SelfingK. hermaphroditus ist höchstwahrscheinlich ein neuerer Kolonisator eines Mangrovengebiets, in dem K. ocellatus bereits viel früher herumgehangen hatte.
Mangrovenwälder schrumpfen in beispielloser Geschwindigkeit. Trotz dieses bedeutenden Naturschutzproblems ist das Wissen über die Populationsdynamik und die genetische Struktur von Mangrovenwäldern und den damit verbundenen Organismen nach wie vor rar. Vor diesem Hintergrund unterstreichen unsere Ergebnisse die Notwendigkeit, die Faktoren zu verstehen, die die Populationsstruktur in einem artspezifischen Kontext regulieren, da selbst morphologisch und ökologisch ähnliche Arten bemerkenswert unterschiedliche Entwicklungsgeschichten aufweisen können, obwohl sie dasselbe Gebiet besetzen. Diese Unterschiede können, wenn sie nicht berücksichtigt werden, zu fehlgeleiteten Erhaltungsmaßnahmen führen. Lassen Sie sich also nicht von Ihren eigenen Augen täuschen . Geheimnisse über die Biologie ähnlich aussehender Arten können unsichtbar sein.
Kleine temporäre Pools zwischen Mangrovenwurzeln. Ein typisches Mikrohabitat, in dem Mangroven-Killifische herumhängen.