Jordens geologiska historia kännetecknas av många dynamiska klimatförändringar som ofta är förknippade med stora temperaturförändringar. Dessa miljöförändringar kan leda till egenskapersförändringar, såsom kroppsstorlek, som direkt kan observeras med hjälp av fossila poster.

För att undersöka om temperaturförändringar som inträffade innan direkta mätningar registrerades, kallad paleoklimatologi, är korrelerade med kroppsstorleksförändringar, bestämde sig flera medlemmar av University of Oklahomas Fish Evolution Lab för att testa sin hypotes med tetraodontiforma fiskar som modellgrupp. Tetradontiforma fiskar är främst tropiska marina fiskar och inkluderar bl.a. pufferfish, boxfish och filfish.

Studien leddes av Dahiana Arcila, biträdande professor i biologi och biträdande curator vid Sam Noble Museum of Natural History, tillsammans med Ricardo Betancur, biträdande professor i biologi, tillsammans med biologistudenten Emily Troyer, och involverade medarbetare från Smithsonian Institution, University i Chicago och George Washington University i USA, samt University of Turin i Italien, University of Lyon i Frankrike och CSIRO Australia.

Forskarna upptäckte att kroppsstorlekarna på dessa fiskar har vuxit sig större under de senaste hundra miljoner åren i samband med den gradvisa kylningen av havstemperaturerna.

Deras fynd följer två välkända regler för evolutionära trender, Copes regel som säger att organismers kroppsstorlekar tenderar att öka över evolutionstid, och Bergmanns regel som säger att arter når större storlekar i kallare miljöer och mindre storlekar i varmare miljöer. Vad som dock var mindre förstått var hur dessa regler relaterar till ektotermer, organismer som inte kan reglera sina inre kroppstemperaturer och som är beroende av deras yttre eller miljömässiga klimat.

"Copes och Bergmanns regler är ganska väl underbyggda för endotermer, eller varmblodiga arter, såsom fåglar och däggdjur," sa Troyer. "Men bland ektotermiska arter, särskilt ryggradsdjur, tenderar dessa regler att ha blandade resultat."

En utmaning med att studera forntida fiskar är att det finns väldigt få fossilregister. För att komplettera den saknade informationen kombinerade forskarna genomiska data från levande fiskar med fossila data.

"När du ser över olika grupper i livets träd, kommer du att märka att det finns ett begränsat antal grupper som faktiskt har ett bra fossilregister, men den större marina fiskgruppen (känd som Tetraodontiformes) som inkluderar den populära blåsfisken, havssolfisk och lådfisk, är anmärkningsvärd genom att den har en spektakulär paleontologisk rekord, säger Arcila. "Så, genom att integrera dessa två fält, genomik och paleontologi, kan vi faktiskt ta in nya resultat som du inte kommer att kunna få med bara en datatyp."

Genomiska och fossila data kombinerades sedan med data om havstemperaturer, som visade att den gradvisa nedkylningen av klimatet under de senaste 100 miljoner åren är associerad med ökad kroppsstorlek hos tetraodontiforma fiskar.

"Baserat på fossila data visar vi att dessa fiskar började mycket små, men du kan se att levande arter är mycket större, och dessa förändringar är förknippade med havets kylningstemperatur under denna mycket långa tidsperiod," Arcila sa.

Även om utvecklingen av tetraodontiforma fiskar tycks överensstämma med Copes och Bergmanns hypoteser, lägger författarna till en varning att många fler faktorer kan spela en roll i fiskens kroppsstorleksutveckling.

"Det är verkligen spännande att se stöd för dessa två biologiska regler i Tetraodontiformes, eftersom dessa trender är mindre studerade bland marina fiskar jämfört med landlevande arter," sa Troyer. "Utan tvekan kommer vi att upptäcka mer om deras kroppsstorleksutveckling i framtiden."

Uppsatsen publicerades i Proceedings of the National Academy of Sciences . + Utforska vidare

Lider fiskar av syresvält?