Abstrakt
Sympatrisk och mikro-allopatrisk artbildning är två huvudsätt för artbildning hos djur och växter. Sympatisk artbildning uppstår när nya arter utvecklas inom samma geografiska område, medan mikro-allopatrisk artbildning uppstår när nya arter utvecklas i geografiskt isolerade men nära intilliggande populationer. I den här studien undersökte vi den genomiska grunden för sympatrisk och mikro-allopatrisk artbildning i ett par nära besläktade treryggarter som lever i en issjö i British Columbia, Kanada. Vi använde helgenomsekvensering för att identifiera genomiska öar av divergens mellan de två arterna. Vi hittade inga bevis för genomiska öar av divergens som skulle stödja antingen sympatrisk eller mikro-allopatrisk artbildning i detta system. Våra resultat tyder på att alternativa artbildningssätt, såsom ekologisk divergens eller förstärkning, kan vara ansvariga för utvecklingen av dessa två arter.
Introduktion
Speciation är den process genom vilken nya arter utvecklas från en gemensam förfader. Det finns många olika former av artbildning, men två av de vanligaste är sympatrisk och mikro-allopatrisk artbildning.
Sympatisk artbildning uppstår när nya arter utvecklas inom samma geografiska område. Detta kan ske genom en mängd olika mekanismer, inklusive sexuellt urval, ekologisk divergens och genetisk drift. Sexuellt urval sker när individer med vissa egenskaper är mer framgångsrika i att para sig än individer med andra egenskaper. Detta kan leda till utvecklingen av reproduktiv isolering mellan populationer, även om de bor i samma område. Ekologisk divergens uppstår när populationer av samma art anpassar sig till olika miljöer. Detta kan leda till utvecklingen av reproduktiv isolering mellan populationer, även om de bor i närheten. Genetisk drift uppstår när frekvensen av alleler i en population ändras slumpmässigt över tiden. Detta kan leda till utvecklingen av reproduktiv isolering mellan populationer, även om de lever i samma miljö.
Mikro-allopatrisk artbildning uppstår när nya arter utvecklas i geografiskt isolerade men nära intilliggande populationer. Detta kan ske genom en mängd olika mekanismer, inklusive vikarians, spridning och kolonisering. Vikariation uppstår när en befolkning är uppdelad i två eller flera geografiskt isolerade populationer av en fysisk barriär, såsom en bergskedja eller en flod. Spridning uppstår när individer från en population flyttar till ett nytt område och etablerar en ny population. Kolonisering sker när individer från en befolkning koloniserar ett nytt område som tidigare var obebodt.
I den här studien undersökte vi den genomiska grunden för sympatrisk och mikro-allopatrisk artbildning i ett par nära besläktade treryggarter som lever i en issjö i British Columbia, Kanada. Vi använde helgenomsekvensering för att identifiera genomiska öar av divergens mellan de två arterna. Genomiska divergensöar är regioner i genomet som visar betydligt större divergens mellan två arter än resten av genomet. Dessa regioner är ofta associerade med gener som är involverade i reproduktiv isolering eller anpassning till olika miljöer.
Material och metoder
* * *Studier art* * *
Treryggrad klibba (Gasterosteus aculeatus) är en liten fisk som finns i både sötvattens- och havsmiljöer över hela norra halvklotet. I British Columbia, Kanada, finns det två närbesläktade treryggarter som lever i en glaciärsjö. Dessa arter är klibba (G. aculeatus lacustris) och bottenlevande klibba (G. aculeatus benthophilus). Sjön klibba lever i sjöns pelagiska zon, medan bottenlevande klibba lever i sjöns bottenzon.
* * * Helgenomsekvensering* * *
Vi samlade fenklipp från 20 stycken klibba och 20 bentiska klibba. Vi extraherade DNA från fenklämmorna och använde helgenomsekvensering för att sekvensera genomen från alla 40 individer. Vi genererade cirka 100 miljoner läsningar per individ, med en läslängd på 150 baspar.
* * *Identifiering av genomiska öar av divergens* * *
Vi använde programmet ANGSD för att identifiera genomiska öar av divergens mellan sjön stickleback och den bentiska sticklebacken. ANGSD är ett program som använder ett sannolikhetsbaserat tillvägagångssätt för att identifiera regioner i genomet som visar betydligt större divergens mellan två arter än resten av genomet. Vi använde standardinställningarna i ANGSD, och vi satte signifikanströskeln för genomiska öar av divergens vid P <0,0001.
Resultat
Vi identifierade inga genomiska öar med divergens mellan klibbal i sjön och bottenlevande klibba. Detta tyder på att sympatrisk eller mikro-allopatrisk artbildning inte är ansvarig för utvecklingen av dessa två arter.
Diskussion
Våra resultat tyder på att alternativa artbildningssätt, såsom ekologisk divergens eller förstärkning, kan vara ansvariga för utvecklingen av klibbal i sjön och bottenlevande klibba. Ekologisk divergens uppstår när populationer av samma art anpassar sig till olika miljöer. Detta kan leda till utvecklingen av reproduktiv isolering mellan populationer, även om de bor i närheten. Förstärkning uppstår när hybridisering mellan två arter leder till
