Behöver forskare "slå lite på bromsarna" innan de förklarar att en art är ny för vetenskapen?

En ny studie från University of Kansas publicerad i den granskade tidskriften Molekylär ekologi demonstrerar missbruk och missbruk av metoder som forskare vanligtvis använder för att sätta gränser mellan olika arter, särskilt så kallade "kryptiska" arter, kan leda till överskattning av artens mångfald.

KU -forskare bedömde genetiska skillnader mellan populationer av malaysiska torrentgrodor med två metoder:För det första de använde artavgränsningsmetoder (SDM) som fokuserar på identifiering och avgränsning av genetiska avbrott i riktade genregioner (DNA -sekvenser) för att bestämma artgränser. Andra, de använde data som samlats in från hela genomet för att utföra en omfattande analys av molekylär variation - för att avgöra om riktade genstudier speglar riktiga "arter".

Den nya studien, utförd av doktoranden Chan Kin Onn och hans rådgivare, KU professor Rafe Brown, fann att SDM:er drog ut upp till sju separata arter, medan den mer uttömmande analysen istället föreslog den statistiskt motiverade existensen av bara tre arter, inklusive olika populationer av samma grodearter, som hade en historia av handelsgener fram och tillbaka.

"SDM var effektiva för att avgränsa divergerande linjer i frånvaro av genflöde men överskattade arter i närvaro av markant befolkningsstruktur och genflöde, "författarna skrev. Genflöde är utbyte av gener från en befolkning till en annan - såsom utbyte av genetiskt material mellan grodor som lever på olika bergskedjor, underlättas av migration av individer bland befolkningar.

"Vi ifrågasätter inte analyser eller tidigare metoder, men snarare, vi förespråkar en mer försiktig implementering och tolkning, "sa Chan Kin Onn, vid KU:s biodiversitetsinstitut och Institutionen för ekologi och evolutionär biologi, som ledde den nya studien. "Vi säger inte att alla de papper som beskriver nya arter är felaktiga. Jag har själv beskrivit arter med SDM. Men vi föreslår att, i vissa fall, vi borde vara mer försiktiga när vi beskriver nya arter, särskilt när genflöde bland arter är inblandat. De flesta tillgängliga program tar inte hänsyn till genflödet, så om genetiskt utbyte är närvarande, det är ingen idé. Vi kan enkelt få felaktiga resultat. Vi föreslår i denna studie att framgång sannolikt är en fråga om att använda rätt verktyg för rätt uppgift. "

Chan och Browns medförfattare var L. Lee Grismer från La Sierra University, Yong-Chao Su vid Kaohsiung Medical University i Taiwan, Jesse Grismer från Auburn University och UCLA, Evan Quah från Universiti Sains Malaysia och Alana Alexander från KU.

Forskarna utförde sina jämförande analyser på populationer av en grupp malaysiska torrentgrodor av släktet Amolops, alla trodde man ursprungligen vara av samma art.

"Dessa torrentgrodor är utbredda i större delen av Asien, "Sa Chan." Tidigare studier behandlade dem som 51 arter. Dock, i Peninsular Malaysia, tidigare analyser tyder på att det bara finns en art. Vår studie började när vi undersökte halvön med hjälp av metodik från våra vanliga undersökningar - vi hittade dessa grodor i överflöd i rena skogsströmmar. De var så vanliga att vi inte uppmärksammade dem så mycket. Över tid, dock, vi märkte att olika populationer såg påfallande fysiskt olika ut. Vi undrade om det kunde finnas mer än en art i Malaysia. "

Chan bestämde sig för att undersöka torrentgrodorna med hjälp av både vanligt använda SDM och ett mer modernt populations genomics -tillvägagångssätt för att se om det var skillnad mellan resultaten.

"Detta var en metodisk jämförelse studie, "Sa Chan." Jag ville undersöka effekten av traditionella metoder för att identifiera nya arter. Jag var motiverad att göra det eftersom "nya arter" beskrivs som galna i Asien - men de flesta av dessa studier tittar på samma typ av data, använda samma typ av analys och använda en nästan formelformad mall i "artavgränsning" -studier. Dock, de flesta av dessa artavgränsningsmetoder tar inte hänsyn till genflödet mellan populationerna - en riktig, biologiskt fenomen. På grund av detta, artavgränsningsmodeller passar kanske inte korrekt på studier av divergens när genflöde är närvarande. "

Teamet analyserade 225 torrent-grodprover med hjälp av morfologiska, mitokondriellt DNA och genomomfattande enkelnukleotidpolymorfismdata för att objektivt hitta artgränser samtidigt som de tar hänsyn till tidigare och nuvarande genflöde mellan grodpopulationerna.

"I dagens tid med genomisk vetenskap, Det är verkligen viktigt att titta närmare på den genetiska strukturen, "Sa Chan." Det är inte längre tillräckligt att bara identifiera genetiska "avbrott" mellan befolkningarna för att motivera deras erkännande som "nya arter". Vi måste också undersöka hur gener rör sig bland befolkningar och hur det påverkar artgränsernas integritet. "

Nästa, Chan kommer att använda fynden från Peninsular Malaysian torrent grodor som grund för att genomföra en större studie om malaysiska karstgeckor. Han fick nyligen 19 dollar, 500 bidrag från National Science Foundation för att testa hypotesen om ekologisk speciering hos böjda geckos.

"Programmet NSF Dissertation Improvement Grant gjorde min avhandling möjlig, "Sa Chan." Det är synd att lära sig att NSF avbröt programmet i år. Hur kommer framtida amerikanska forskare att lära sig att skriva NSF -bidrag? "

Chan sa att hans arbete med halvöns malaysiska torrentgrodor var ett "proof-of-concept" för hans större avhandling med geckos.

"Jag ville använda genomiska metoder för att se om de kunde avgränsa kryptiska artgränser som en testkörning, "Sa Chan." Det var enormt framgångsrikt för ett system med torrentgrodor, som antogs innehålla endast en art. Nu, vi kommer att tillämpa samma ram på ett mycket annorlunda system, inklusive de som eventuellt kan överbeskrivas. "

Chans samarbete med Lee Grismer från La Sierra University, spetsforskning om geckos i Malaysia (Chans hemland), har bidragit till att prioritera bevarandeinsatser och till och med påverkat landskapsanvändnings- och förvaltningsplaner relaterade till att bryta karstformationer för att bevara en ny, hotad artens livsmiljö.

"En av de främsta anledningarna till att vi gör detta är att vi har hittat så många arter på isolerade karstformationer, vars livsmiljöer hotas av att de grundas för cement, "Sa Chan." Vi har upptäckt och beskrivit nya arter som redan är kända för att riskera att utrotas. Detta beror på att den enda tillgängliga livsmiljön bryts för massiv kommersiell cementproduktion. Vi lyckades stoppa ett av dessa projekt för några år sedan. Vissa bevarandeorganisationer kontaktade oss, ordspråk, "Ni måste komma och undersöka vårt berg - cementföretagen vill slipa ner det till damm." Vi besökte platserna och hittade nya ödlor som inte fanns någon annanstans på jorden - och cementföretaget backade. "