Amazonfloden har den största biologiska mångfalden av sötvattensfisk i världen. Vad är ursprunget till detta överflöd av arter? Forskare vid universitetet i Genève (UNIGE), Schweiz, har integrerat en rad potentiella faktorer i en enda statistisk modell för att studera uppkomsten av genetisk mångfald inom en typisk art, Amazonas sardin. Publicerad i tidskriften PLOS ONE , deras studie beskriver bidraget från varje faktor och synergierna på jobbet. Detta tillvägagångssätt, som enkelt kan användas för alla arter, skulle kunna integreras i studien av effekterna av olika planerade projekt, till exempel skapandet av nya dammar på Amazonas, liksom alla mänskliga storskaliga förändringar i olika ekosystem.

Det enorma nätverket av bifloder och mångfalden av de miljöer som dräneras vid Amazonfloden kan förklara det nya utseendet av nya arter. Att kunna identifiera de många faktorerna för diversifiering, deras respektive bidrag och deras interaktioner är avgörande för vår förståelse av ursprunget till nya arter, bevarande av arter och för att förutse konsekvenserna av mänsklig verksamhet. "Vi använde en analysmetod som kombinerar genetiska och matematiska tekniker, som jämför de olika faktorerna på jakt efter korrelationer, "säger Juan Montoya-Burgos, forskare vid Institutionen för genetik och utveckling vid UNIGE naturvetenskapliga fakulteten.

Amazonas skar i två under istid

I samarbete med forskare från universiteten i São Paulo och Rondônia, i Brasilien, forskarna har valt Amazonas sardin som en representativ art av hela bassängen, som täcker mer än 7 miljoner kvadratkilometer, och samlade prover från många bifloder i Amazonas. De upptäckte att denna art innehåller tre genetiskt mycket olika populationer, med variationer inom samma befolkning. "Flera faktorer, till exempel översvämning av vegetation eller den kemiska sammansättningen av vatten, tidigare föreslagna som individuella skillnader, har faktiskt agerat tillsammans och ofta synergistiskt, att dela upp denna art i tre distinkta släktlinjer, "tillägger Luiz Jardim de Queiroz, forskare vid UNIGE och första författare till studien.

En av dessa faktorer går tillbaka till en ny geologisk tid, sena Pleistocen (500'000 till 12'000 år sedan). Under de torra klimatperioderna under denna epok, Övre Amazonas vita vatten kopplades tillfälligt från det mörka vattnet i nedre Amazonas. Isoleringen av sardiner i båda regionerna har lett till en anpassningsbar specialisering för båda typerna av vatten, vars kemiska sammansättning skiljer sig åt - särskilt i syra och mängden silt - i den mån fisk inte längre blandas när dessa vatten går med.

Detta är första gången som bidraget från varje faktor, antingen ensam eller kombinerad, avslöjas med hjälp av en statistisk modell som gör det möjligt att identifiera, bland alla föreslagna och uppmätta faktorer, vilka förklarar förändringarna i variabeln av intresse, i detta fall den genetiska mångfalden inom en art. "När det gäller sardiner, samspelet mellan vattenfallens påverkan och det geografiska avståndet mellan sardinpopulationer svarar för 38% av deras genetiska differentiering. Effekten av översvämningsstorleken står ensam för 23% av denna differentiering. Denna effekt, mycket viktigare än man tidigare trott, driver tillbaka rollen som vattenkemi, vars förekomst har betonats mycket, till endast 3%", säger Luiz Jardim de Queiroz.

Utveckla lämpliga bevarandestrategier

Mänskliga modifieringar av Amazonas landskap, som de nya dammarna som planeras i stora Amazonas bifloder, kommer också att påverka de genetiska differentieringsprocesserna hos vattenlevande organismer och hota deras mångfald:"Att utveckla bevarandestrategier inom dessa områden, bedömningar bör göras för att avgöra mångfalden av arter och den roll som landskapsegenskaper spelar, som vattenfall, vattensammansättning, översvämningsstorlek och vegetationskomposition, "förklarar Juan Montoya-Burgos.

Resultaten som erhålls med denna komplexa analys av flera korrelationer exemplifierar kraften i den tillämpade metoden, för första gången, i studien av Amazonas biologiska mångfald. Detta tillvägagångssätt, som kan inkludera så många faktorer som önskas, leder till en mer exakt uppskattning av effekterna av mänskligt ingripande i olika mark- eller vattenlevande ekosystem, eftersom det enkelt kan implementeras för alla arter.