https://www.nature.com/articles/d41586-018-05575-2

nature - International journal of sience

NEWS AND VIEWS 04 JULY 2018

Speciation far from the madding crowd

New species of marine fishes are found to emerge at a faster rate in high-latitude oceans, which have lower densities of species, than in the species-rich tropics. Are the tropics too crowded for new species to take hold?

Neue Arten von Meeresfischen kommen in Ozeanen hoher Breiten, die eine geringere Artendichte aufweisen, schneller als in den artenreichen Tropen vor. Sind die Tropen zu dicht für neue Arten?


Autoren

Arne O. Mooers & Dan A. Greenberg

Die Tropen sind, wie viele Städte, heiß, beschäftigt und überfüllt. Bisher wurde angenommen, 1 dass diese Bedingungen in den Tropen eine Brutstätte für die Bildung neuer Arten bilden (Artbildung). Die Artenvielfalt ist in den Tropen bemerkenswert hoch und nimmt zu den Polen hin ab. Allerdings neu Tools Speziation entwickelt Raten zu messen, verbunden mit ständig wachsenden globalen Datensatz, hat die überraschende Erkenntnis ermöglichte , dass die terrestrische Speziation Rate in den letzten paar Millionen Jahre ähnlich sind in verschiedenen Breiten 2 oder Erhöhung außerhalb der Tropen 3 . In der Natur schreiben Rabosky et al . 4dokumentieren eine Speziationsrate für Meeresfische in hohen Breiten, das ist doppelt so hoch wie in tropischen Meeren. Diese hohe Speziationsrate in kalten, artenarmen Gewässern ist ein interessantes Rätsel für Evolutionsbiologen und Ökologen.


Lesen Sie das Papier: Ein inverser Breitengradient in der Speziationsrate für Meeresfische
In den Tropen gibt es zwei potentielle Ursachen für hohe Speziationsraten. Erstens beschleunigen die erhöhten Temperaturen in der Region den Stoffwechsel, erhöhen die Anzahl der Mutationen und verringern die Generationszeiten. Dies ist eine potentiell mächtige Kombination, die mehr der für die Evolution notwendigen Variation und die Möglichkeit schnellerer Evolution erzeugt. Ein zweiter möglicher Fahrer ist die ökologische Chance. Die energiereichen Tropen bieten reichlich Ressourcen, die viele verschiedene Nischen unterstützen können. Und die Tropen sind so reich an Arten, dass die Interaktionen von Mitgliedern einer einzigen Art mit ihren Konkurrenten, Räubern und Parasiten von Ort zu Ort unterschiedlich sein können, was zu unterschiedlichen Anpassungen und schließlich zu Divergenzen in neue Nischen führt 1. Obwohl diese Erzählung zu einer zwingenden Theorie führt, legen die Erkenntnisse von Rabosky und Kollegen eine andere Geschichte nahe, zumindest für Meeresfische.



Abbildung 1 | Bemerkenswerte Fischdiversifizierung in bemerkenswert kalten Gewässern. Raboskyet al . 4 analysierte globale Muster, wo neue Arten von Meeresfischen entstehen. Die Autoren stellen fest, dass Meeresfische, die in der Nähe der Pole der Erde leben, wie die antarktischen Eisfische (zum Beispiel der Schwarzflossen-Eisfisch, Chaenocephalus aceratus , hier), neue Arten viel schneller entwickeln als Fische in wärmeren und artenreicheren Fischen tropische Meere. Kredit: Britischer antarktischer Überblick / SPL

Die Autoren sammelten genetische Daten für 11.638 Arten von Meeres- und Süßwasserfischen zusammen mit Informationen über gefolgerte evolutionäre Beziehungen basierend auf taxonomischen Gruppierungen für 19.888 zusätzliche Fischarten, für die genetische Daten nicht verfügbar waren. Unter Verwendung dieser Daten und Informationen von 139 fossilen Fischen erzeugten die Autoren eine große Anzahl plausibler phylogenetischer Bäume, die die evolutionären Beziehungen zwischen allen lebenden Meeresfischen aufzeigten, und, im Wesentlichen, Schätzungen, wann verschiedene Linien voneinander abwichen. Diese datierten Bäume ermöglichen die Bestimmung von Speziationsraten auf der Grundlage der Verzweigungsmuster des Baumes. Arten, die durch kurze Zweige verbunden sind, und viele nahe Verwandte haben hohe Speziationsraten, während Arten, die durch lange Zweige getrennt sind und wenige nahe Verwandte haben, niedrige Speziationsraten haben.

Die meisten taxonomischen Gruppen bestehen aus Linien mit niedrigen und hohen Speziationsraten. Die Meeresfische in den großen phylogenetischen Bäumen der Autoren waren keine Ausnahme, mit Speziationsraten, die zwischen den Linien mehr als 50-fach variierten. Die Autoren kombinierten diese Werte mit globalen Karten, wo diese Arten leben, was eine klare geografische Struktur für die Artenbildungsrate ergibt. Da über große Datenmengen integriert kleine Verzerrungen irreführende Schlüsse in dieser Art von Studien produzieren könnte 5 , als die Autoren mehrere Möglichkeiten , Speziation Raten zu schätzen und Spezies Standort abzubilden. Aber unabhängig davon, ob die Autoren die Muster Spezies für Spezies, Ort für Ort oder Ökoregion für Ökoregion betrachteten, gab es immer ein Muster der durchschnittlichen Speziationsrate, die von den Tropen zu den Polen hin anstieg.

Rabosky und Kollegen betrachten nur einige mögliche Mechanismen, die die Geschwindigkeit beeinflussen könnten, mit der Meeresfische in hohen Breiten neue Arten produzieren. In höheren Breiten neigen Meerwasserfische dazu, längere Generationszeiten und einen langsameren Stoffwechsel aufzuweisen als Fische in den Tropen, was darauf hindeutet, dass solche verlängerten Generationszeiten und geringerer Mutationsaufwand die Speziationsrate in diesen kälteadaptierten Linien nicht begrenzen. Die Autoren testeten auch die interessante Möglichkeit, dass Arten mit hohen Breiten die Nachfahren von tropischen Linien sind, die Anpassungen für das Leben in kaltem Wasser zeigten und auch hohe Speziationsraten hatten. Dieses negative Ergebnis deutet darauf hin, dass eine Meeresumwelt mit hohen Breiten und nicht die Arten, die sie besiedeln, hohe Speziationsraten verursachen.

Die Korrelation von hohen Speziationsraten mit geringer Diversität steht im Einklang mit der Vorstellung, dass es in der Nähe der Pole ungefüllte ökologische Möglichkeiten gibt. Die ökologischen Chancen werden jedoch eher als naheliegend erkannt 1 . Die Form eines phylogenetischen Baumes kann auf eine sich verlangsamende Artbildung hindeuten, wenn die Artenzahl steigt - ein Muster, das mit abnehmender ökologischer Wahrscheinlichkeit übereinstimmt 7 . Wenn nahe verwandte Arten in solchen Kladen unterschiedliche Nischen besetzen, wie dies bei den antarktischen Eisfischen der hohen Breiten der Fall sein könnte 8(Abb. 1) würde dies mit der ökologischen Chance in Einklang stehen, die eine Schlüsselrolle bei der Diversifizierung spielt. Solche Analysen werden benötigt, um zu bestimmen, ob Gruppen mit hohen Breiten die ökologischen Grenzen ihrer Ökosysteme erreicht haben oder ob die Fischvielfalt mit hoher Breite weiter zunehmen wird.