Den vanliga guldfisken, de små minnows, akvariets favorit tetra, den berömda elektriska ålen, den enorma Mekong Giant Catfish som väger nästan 700 pund, den gnisslande piranhan, den välstuderade zebrafisken - alla dessa fiskar har något gemensamt. Förutom att ha speciella benstrukturer som överför ljudvågor från simblåsan till innerörat som ger dem hörselförmåga i paritet med eller till och med överträffar människors, de är medlemmar i Ostariophysi, en överordnad benfiskar inklusive fler än 10, 300 arter i 1, 100 släkter och 70 familjer.

Men medan många av dessa arter är välkända, de högre ordningens relationer mellan dem stubbichtyologer till denna dag.

"Det finns ingen konsensus om de evolutionära förhållandena mellan dessa stora ostariophysanlinjer, och olika studier har återfunnit nästan alla möjliga arrangemang av relationer mellan Gymnotiformes [elektriska ål och knivfiskar], Siluriformes [malar], och de två underorden av Characiformes [karpar och elritsa]; tillsammans kallas de tre ordningarna för Characiphysis." - Chakrabarty et al, 2017

I en tidning publicerad i tryck i Systematisk biologi i dag, forskare inklusive några av de största namnen inom iktyologi från LSU och universitet och museer över hela USA och i Mexiko använde mycket konserverade områden av djurgenom, kallas ultrakonserverade element (UCE), att sammanställa en av de mest datarika fylogenierna av fiskar hittills. Studieförfattarna, inklusive LSU-fakultetsmedlemmar Prosanta Chakrabarty och Brant Faircloth, ville avslöja hur en grupp fiskar som inkluderar allt från pirayor till havskatter, som i allmänhet inte ser likadana ut, kan vara så olika och ändå nära besläktade.

Dessa forskare ville också undersöka om vissa Ostariophysi-fiskar kan se likadana ut och ändå vara mer evolutionärt avlägsna än vad man tidigare trott. De använde hundratals UCE (genetiska element) åt gången för att rekonstruera ett Livets Träd för dessa fiskar. Livets träd för dessa fiskar, som vi kände till det tidigare, har huvudsakligen baserats på morfologi (egenskaper som skelettstrukturer och egenskaper hos nervsystemet), eller bara några få gener.

"UCE upptäcktes kort efter det mänskliga genomprojektet; de är konstiga regioner i genomet, eller hela vårt DNA, som förblir relativt bevarade över djupa tidsperioder, vilket gör dem lätta att hitta och få hundratals, " sa Prosanta Chakrabarty, studiens första författare och curator of Fishes vid LSU Museum of Natural Science. "Vi förstår inte helt deras funktion eller syfte, men människor på bland annat UCLA och LSU började använda UCE:er för att bättre förstå djupa relationer i mer svårhanterliga delar av Livets träd."

Genom att använda nästa generations DNA-sekvenseringsteknik, forskare vid LSU och därefter började arbeta med att rita om livets träd för stora ostariophysanlinjer. Deras senaste tidning i Systematisk biologi etablerar några överraskande relationer för Characiformes, en ordning av strålfenade fiskar inklusive tetras och pirayor som är en av de mest kontroversiella grupperna inom fisksystematik. Chakrabarty och kollegor fann att trots vissa liknande morfologier, fiskar i de två Characiformes-underordningarna Citharinoidei och Characoidei är närmare släkt med andra ostariophysanklader än med varandra.

"De viktigaste relationerna mellan dessa två grupper, karaciner och citarinoider, visade dem inte som varandras närmaste släktingar, " sade Chakrabarty. "Det här är tandiga silvriga fiskar, och vi fann att characinerna (inklusive tetras) är närmare besläktade med havskatt än till citharinoider. Vi drar slutsatsen att Characiformes är parafyletiska, eller att de har mer än ett enda ursprung. Du skulle förvänta dig att pirayor och afrikanska tigerfiskar skulle vara nära släkt bara genom att titta på dem, men de egenskaper som tidigare troddes förena dem föddes faktiskt ur konvergens snarare än en delad härkomst."

Att belysa hur arter på Ostariophysi-trädet är släkt med varandra kan hjälpa forskare att bättre förstå hur denna grupp, som innehåller fler arter än fåglar eller däggdjur och inkluderar djur som kommunicerar med elektricitet, ljud och feromoner, har varit så framgångsrik. Att använda kunskap om relationerna inom denna grupp av fiskar som utvecklats på den antika superkontinenten Gondwana kan också hjälpa oss att bättre förstå hur Indien, Madagaskar, Australien, Antarktis, Afrika och Sydamerika var en gång en del av en enda landmassa som gick sönder. Artsförhållanden kan berätta mycket om forntida geografi och andra miljöförhållanden.

"Detta var kanske det mest utmanande papper jag någonsin har arbetat med, " sade Chakrabarty. "Det har varit mer än fyra års arbete med många medarbetare. Ostariophysi är en särskilt problematisk grupp fiskar att förstå inte bara på grund av deras storlek och räckvidd över alla kontinenter, men för att de utvecklades för mer än 100 miljoner år sedan - och tydligen, i enlighet med vårt och andras arbete, uppkomsten av de stora grupperna skedde mycket snabbt. Vår förhoppning var att UCE:er skulle kunna slita isär relationerna mellan var och en av de stora linjerna."

En av de svåraste aspekterna av forskningsprojektet var att analysera de enorma mängderna sekvenseringsdata som samlats in från fiskexemplar som representerar över 30 arter som samlats in från hela världen av American Museum of Natural History och Chakrabartys labb vid LSU Museum of Natural Science. Men hårt arbete har sina belöningar. Denna vecka, Chakrabarty och kollegors nya Ostariophysi Tree of Life gjorde omslaget till Systematisk biologi , med omslagskonst utvecklad av LSU Museums fågelforskare Subir Shakya, också en begåvad vetenskapsillustratör och konstnär.