Работа опубликована 15 июля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Колючие рыбы – это невероятно разнообразная группа, в том числе тунец и канадская рыба, крошечные бычки и морские коньки, а также такие странности, как иглобрюх и удильщик. Рыба населяет любую водную среду от коралловых рифов и открытых океанов до озер и прудов.
Он включает в себя все основные промысловые виды, которые находятся под угрозой исчезновения. Но до сих пор никто не имел ни малейшего представления о том, как более 18000 видов из 650 семейств связаны друг с другом, сказал Питер Уэйнрайт, профессор и заведующий кафедрой эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе и старший автор статьи.
«На вершине генеалогического древа был кустарник, ведущий к остальным позвоночным», – сказал Уэйнрайт. "Теперь у нас есть прекрасная филогения одной трети всех позвоночных."
Исследование также показывает, что после того, как они рычали в течение первых 100 миллионов лет, скорость эволюции колючих рыб снизилась примерно 50 миллионов лет назад.
Некоторые группы рыб неуклонно существовали тысячелетиями; другие прошли через всплески быстрой эволюции. В целом, исследователи обнаружили, что скорость формирования новых видов была довольно постоянной во всей группе от их происхождения до примерно 50 миллионов лет назад, затем упала примерно в пять раз и с тех пор остается на этом уровне.
Это может означать, что эти рыбы практически заполнили все доступные места, сказал Уэйнрайт.
«В эволюции нередко можно увидеть быструю диверсификацию, за которой следует замедление, но никогда раньше не наблюдалось такого масштаба», – сказал он.
Лаборатория Уэйнрайта работала с лабораторией Тома Ниа, бывшего научного сотрудника Калифорнийского университета в Дэвисе, ныне работающего в Йельском университете, и коллег из Университета Теннесси, Полевого музея в Чикаго, Атлантического университета Флориды и CUNY Staten Island, чтобы построить генеалогическое древо. Мэтт Фридман, палеонтолог из Оксфордского университета, Англия, добавил окаменелости, которые помогли установить даты ветвей дерева.
Исследователи изучили 10 генов у более чем 500 видов рыб, представляющих большинство семейств колючих рыб.
Они использовали генетические данные, чтобы построить дерево, сгруппировав связанные семьи вместе. Они также смотрели на темп эволюции – скорость, с которой формируются новые виды – в разных ветвях и по группе в целом.
Колючая рыба возникла около 150 миллионов лет назад, отделяясь от более примитивных рыб, таких как миноги, акулы и осетровые, и от предков лосося и форели. С тех пор они распространились во всех водных средах обитания на Земле.
На дереве показаны некоторые интересные отношения. Например, тунец более близок к морским конькам, чем к рыбе-меч или барракуде. Фуги странной формы связаны с удильщиками, единственными рыбами, чье тело шире, чем глубина.
Цихлиды, семейство, которое включает около 2000 видов пресноводных рыб, известных тем, что вынашивают детенышей во рту и являются фаворитом для изучения эволюции, связаны с бычками-инженерами, малоизвестным семейством всего из двух видов, которые живут на коралловых рифах и разводят своих животных. молодой в гнезде.
Особый интерес Уэйнрайта вызывает эволюция рыбьих челюстей. У рыб есть два набора челюстных костей, внешняя челюсть и «глоточные челюсти» в горле, которые приспособлены к различным функциям.
У некоторых рыб нижняя челюсть глотки слита в единую твердую кость, которую можно использовать для раздавливания добычи, например, моллюсков.
Биологи предположили, что эта сросшаяся челюсть однажды эволюционировала, а затем распространилась на разные группы рыб.
Вместо этого новое дерево показывает, что эта структура развивалась как минимум шесть раз у разных групп рыб.
Дополнительными сотрудниками по проекту были: Саманта Прайс из Калифорнийского университета в Дэвисе; Алекс Дорнбург, Рон Эйтан и Кристен Кун из Йельского университета; Лео Смит в Полевом музее; Джон Мур, Атлантический университет Флориды; и Фрэнк Бербринк, Колледж Статен-Айленда / CUNY, Статен-Айленд.
Финансирование предоставлено Национальным научным фондом.