Lịch sử tiến hóa của loài Congeria (Bivalvia: Dreissenidae): Khám phá sự đa dạng sinh học tiềm ẩn của Karst Dinaric

Frontiers in Zoology - Tập 10 Số 1 - 2013
Helena Bilandžija1, Brian Morton2, Martina Podnar3, Helena Ćetković1
1Division of Molecular Biology, Rudjer Boskovic Institute, Bijenička 54,, 10 000, Zagreb, Croatia
2Department of Zoology, The Natural History Museum, Cromwell Road, London SW7 5BD, UK
3Croatian Natural History Museum, Demetrova 1, 10 000, Zagreb, Croatia

Tóm tắt

Tóm tắtThông tin nềnCác kiểu mẫu đa dạng sinh học trong thế giới ngầm thường khác biệt so với những gì được quan sát trên bề mặt Trái Đất. Karst Dinaric tại Croatia, Slovenia và Bosnia-Herzegovina là một điểm nóng toàn cầu về đa dạng sinh học ngầm. Cách mà điều này diễn ra và lý do tại sao vẫn chưa được giải quyết mặc dù đã có một truyền thống nghiên cứu lâu dài. Để có cái nhìn sâu sắc về sự xâm chiếm của Karst Dinaric và tác động của thế giới ngầm lên cư dân của nó, chúng tôi đã nghiên cứu loài bivalve sống trong hang đặc biệt Congeria (Dreissenidae), bằng cách sử dụng sự kết hợp của thông tin sinh địa lý, phân tử, hình thái học và cổ sinh vật học.Kết quảPhân tích hệ phân loại và đồng hồ phân tử sử dụng cả các dấu hiệu hạt nhân và ti thể đã chỉ ra rằng dòng gen còn sống Congeria thực sự đã phân tách thành ba loài khác biệt, cụ thể là C. kusceri, C. jalzici sp. nov. và C. mulaomerovici sp. nov., thông qua các quá trình ngăn cách vào cuối thế Miocene và Pliocene. Dù trải qua hàng triệu năm tiến hóa độc lập, các phân tích đã chỉ ra rằng có nhiều sự tương đồng về hình dạng vỏ giữa các loài Congeria hiện đại, mặc dù những khác biệt nhỏ trong cấu trúc tấm bản lề đã cho phép mô tả hai loài mới. Các hình dạng vỏ tổ tiên có thể đã được bảo tồn trong quá trình xâm chiếm hang động và sự phân lập dòng gen sau đó. Ngược lại, hình thái vỏ thì phân kỳ trong một trong các dòng gen, có thể là do sự khác nhau về môi trường sống vi mô.Kết luậnSau sự tiến hóa hỗn loạn của họ Dreissenidae trong thời kỳ Tertiary và sự bùng nổ lớn trong Hồ Pannon, các loài của Congeria đã tuyệt chủng. Tuy nhiên, một dòng gen đã sống sót, bằng cách áp dụng một chiến lược sinh học độc đáo phù hợp với môi trường ngầm. Dựa trên dữ liệu mới của chúng tôi, một kịch bản thay thế cho sự xâm chiếm của nó vào karst được đề xuất. Các loài Congeria hiện tại bao gồm ba loài chị em mà đến nay chỉ được tìm thấy sống trong 15 hang động ở karst Dinaric. Sự ổn định hình thái giữa các loài và tính linh hoạt sinh thái kiểu hình bên trong của vỏ congerid chứng minh những cách thức đối lập mà sự tiến hóa trong các môi trường ngầm định hình các cư dân của nó.

Từ khóa

#đa dạng sinh học ngầm #Congeria #hệ phân loại #Karst Dinaric #bivalve

Tài liệu tham khảo

Morton B, Velkovrh F, Sket B: Biology and anatomy of the “living fossil” Congeria kusceri (Bivalvia: Dreissenidae) from subterranean rivers and caves in the Dinaric karst of the former Yugoslavia. J Zool. 1998, 245: 147-174.

Müller P, Geary DH, Magyar I: The endemic molluscs of the Late Miocene Lake Pannon: their origin, evolution, and family-level taxonomy. Lethaia. 1999, 32: 47-60.

Harzhauser M, Mandic O: Neogene dreissenids in Central Europe: evolutionary shifts and diversity changes. The Zebra Mussel in Europe. Edited by: van der Velde G, Rajagopal S, Bij de Vaate A. 2010, Weikersheim: Backhuys Publishers, Leiden/Margraf Publishers, 11-29.

Nuttall CP: Review of the Caenozoic heterodont bivalve superfamily Dreissenacea. Palaeontology. 1990, 33: 707-737.

Kochansky-Devide V, Sliskovic T: Miocenske kongerije Hrvatske, Bosne i Hercegovine. 1978, Zagreb: Jugoslavenska Akademija Znanosti i Umjetnosti, 19-

Culver DC, Sket B: Hotspots of subterranean biodiversity in caves and wells. J Cave Karst Stud. 2000, 62: 11-17.

Deharveng L, Gibert J, Culver DC: Diversity patterns in Europe. Encyclopedia of Caves. Edited by: White WB, Culver DC. 2011, New York: Academic Press, 219-228. 2

Sket B: High biodiversity in hypogean waters and its endangerment - The situation in Slovenia, the Dinaric Karst, and Europe. Crustaceana. 1999, 72: 767-779. 10.1163/156854099503951.

Sket B: Presenetljive novosti v jamski favni Bosanske Krajine. Naše jame. 1970, 11: 93-99.

Jalžić B: The first finding of a live stygobiont bivalve Congeria in the Lika region, Croatia. Nat Croat. 2001, 10: 213-220.

Cuttelod A, Seddon M, Neubert E: European Red List of Non-Marine Molluscs. 2011, Luxembourg: Publications Office of the European Union

Bilandžija H, Jalžić B: Dinaric cave clam, Congeria kusceri Bole. Red Book of Croatian Cave Dwelling Fauna. Edited by: Ozimec R, Zagreb KL. 2009, Republic of Croatia: Ministry of Culture, State Institute for Nature Protection, 67-68.

Culver DC, Pipan T: The biology of caves and other subterranean habitats. 2009, USA: Oxford University Press

Bilandžija H, Ćetković H, Jeffery WR: Evolution of albinism in cave planthoppers by a convergent defect in the first step of melanin biosynthesis. Evol Dev. 2012, 14: 196-203. 10.1111/j.1525-142X.2012.00535.x.

Trontelj P, Douady CJ, Fišer C, Gibert J, Gorički Š, Lefébure T, Sket B, Zakšek V: A molecular test for cryptic diversity in ground water: how large are the ranges of macro-stygobionts?. Freshwater Biol. 2009, 54: 727-744. 10.1111/j.1365-2427.2007.01877.x.

Gorički Š, Trontelj P: Structure and evolution of the mitochondrial control region and flanking sequences in the European cave salamander Proteus anguinus. Gene. 2006, 378: 31-41.

Zakšek V, Sket B, Trontelj P: Phylogeny of the cave shrimp Troglocaris: Evidence of a young connection between Balkans and Caucasus. Mol Phylogenet Evol. 2007, 42: 223-235. 10.1016/j.ympev.2006.07.009.

Zakšek V, Sket B, Gottstein S, Franjević D, Trontelj P: The limits of cryptic diversity in groundwater: phylogeography of the cave shrimp Troglocaris anophthalmus (Crustacea: Decapoda: Atyidae). Mol Ecol. 2009, 18: 931-946. 10.1111/j.1365-294X.2008.04061.x.

Verovnik R, Sket B, Trontelj P: Phylogeography of subterranean and surface populations of water lice Asellus aquaticus (Crustacea: Isopoda). Mol Ecol. 2004, 13: 1519-1532. 10.1111/j.1365-294X.2004.02171.x.

Stepien C, Morton B, Dabrowska K, Guarnera R, Radja T, Radja B: Genetic diversity and evolutionary relationships of the troglodytic “living fossil” Congeria kusceri (Bivalvia: Dreissenidae). Mol Ecol. 2001, 10: 1873-1879. 10.1046/j.0962-1083.2001.01329.x.

Schütt H: The taxonomical situation in the genus Congeria Partsch. Proceedings of the Tenth International Malacological Congress. 1991, Tubingen, 607-610.

Sket B: Origins of the Dinaric troglobiotic mussel and its correct taxonomical classification. Congeria or Mytilopsis (Bivalvia: Dreissenidae)?. Acta Biologica Slovenica. 2012, 54: 67-76.

Morton B: Studies on the biology of Dreissena polymorpha Pall III. Population dynamics. Proc Malacol Soc Lond. 1969, 38: 471-482.

Morton B: Life-history characteristics and sexual strategy of Mytilopsis sallei (Bivalvia, Dreissenacea), introduced into Hong-Kong. J Zool. 1989, 219: 469-485. 10.1111/j.1469-7998.1989.tb02594.x.

Morton B, Puljas S: Life history strategy, with ctenidial and mantle larval brooding, of the troglodytic “living fossil” Congeria kusceri (Bivalvia: Dreissenidae) from the Dinaric karst of Croatia. Biol J Linn Soc Lond. 2013, 108: 294-314. 10.1111/j.1095-8312.2012.02020.x.

Stepien CA, Hubers AN, Skidmore JL: Diagnostic genetic markers and evolutionary relationships among invasive dreissenoid and corbiculoid bivalves in North America: phylogenetic signal from mitochondrial 16S rDNA. Mol Phylogenet Evol. 1999, 13: 31-49. 10.1006/mpev.1999.0666.

Stepien CA, Taylor CD, Grigorovich IA, Shirman SV, Wei R, Korniushin AV, Dabrowska KA: DNA and systematic analysis of invasive and native dreissenid mussels: Is Dreissena bugensis really D rostriformis?. Aquat Invaders. 2003, 14: 8-18.

Drummond AJ, Ho SYW, Phillips MJ, Rambaut A: Relaxed phylogenetics and dating with confidence. PLoS Biol. 2006, 4: e88-10.1371/journal.pbio.0040088.

Drummond A, Rambaut A: BEAST: Bayesian evolutionary analysis by sampling trees. BMC Evol Biol. 2007, 7: 214-10.1186/1471-2148-7-214.

Rögl F: Mediterranean and Paratethys. Facts and hypotheses of an Oligocene to Miocene paleogeography (short overview). Geol Carpathica. 1999, 50: 339-349.

Benton MJ: Fossil Record 2. 1993, London: Chapman & Hall

Wilke T: How dependable is a non-local molecular clock? A reply to Hausdorf et al. (2003). Mol Phylogenet Evol. 2004, 30: 835-840. 10.1016/j.ympev.2003.08.008.

Wilke T, Schultheiß R, Albrecht C, Bornmann N, Trajanovski S, Kevrekidis T: Native Dreissena freshwater mussels in the Balkans: in and out of ancient lakes. Biogeosciences. 2010, 7: 3051-3065. 10.5194/bg-7-3051-2010.

Trontelj P, Gorički S, Polak S, Verovnik R, Zakšek V, Sket B: Age estimates for some subterranean taxa and lineages in the Dinaric Karst. Acta Carsologica. 2007, 36: 183-189.

Albrecht C, Schultheiß R, Kevrekidis T, Streit B, Wilke T: Invaders or endemics? Molecular phylogenetics, biogeography and systematics of Dreissena in the Balkans. Freshwater Biol. 2007, 52: 1525-1536. 10.1111/j.1365-2427.2007.01784.x.

Verovnik R, Sket B, Trontelj P: The colonization of Europe by the freshwater crustacean Asellus aquaticus (Crustacea: Isopoda) proceeded from ancient refugia and was directed by habitat connectivity. Mol Ecol. 2005, 14: 4355-4369. 10.1111/j.1365-294X.2005.02745.x.

Park J-K, O’Foighil D: Sphaeriid and corbiculid clams represent separate heterodont bivalve radiations into freshwater environments. Mol Phylogenet Evol. 2000, 14: 75-88. 10.1006/mpev.1999.0691.

Taylor JD, Williams ST, Glover EA, Dyal P: A molecular phylogeny of heterodont bivalves (Mollusca: Bivalvia: Heterodonta): new analyses of 18S and 28S rRNA genes. Zool Scr. 2007, 36: 587-606. 10.1111/j.1463-6409.2007.00299.x.

Hall TA: BioEdit: a user-friendly biological sequence alignment editor and analysis program for Windows 95/98/NT. Nucleic acids symposium series. 1999, 95-98. Volume 41

Castresana J: Selection of conserved clocks from multiple alignments for their use in phylogenetic analysis. Mol Biol Evol. 2000, 17: 540-552. 10.1093/oxfordjournals.molbev.a026334.

Talavera G, Castresana J: Improvement of phylogenies after removing divergent and ambiguously aligned blocks from protein sequence alignments. Syst Biol. 2007, 56: 564-577. 10.1080/10635150701472164.

Xia X, Xie Z, Salemi M, Chen L, Wang Y: An index of substitution saturation and its application. Mol Phylogenet Evol. 2003, 26: 1-7. 10.1016/S1055-7903(02)00326-3.

Xia X, Xie Z: DAMBE: software package for data analysis in molecular biology and evolution. J Hered. 2001, 92: 371-373. 10.1093/jhered/92.4.371.

Lanfear R, Calcott B, Ho SYW, Guindon S: PartitionFinder: combined selection of partitioning schemes and substitution models for phylogenetic analyses. Mol Biol Evol. 2012, 29: 1695-1701. 10.1093/molbev/mss020.

Swofford D: PAUP*. Phylogenetic Analysis Using Parsimony (*and Other Methods). Version 4. 2003, Sunderland, MA: Sinauer Associates

Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, Kumar S: MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol Biol Evol. 2011, 28: 2731-2739. 10.1093/molbev/msr121.

Ronquist F, Huelsenbeck JP: MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models. Bioinformatics. 2003, 19: 1572-1574. 10.1093/bioinformatics/btg180.

Rambaut A, Drummond AJ: Tracer v1. 4. 2007, Available fromhttp://beast.bio.ed.ac.uk/Tracer,

Zwickl DJ: Genetic algorithm approaches for the phylogenetic analysis of large biological sequence datasets under the maximum likelihood criterion. PhD thesis. 2006, : The University of Texas at Austin

Harzhauser M, Mandic O: Neogene lake systems of Central and South-Eastern Europe: Faunal diversity, gradients and interrelations. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol. 2008, 260: 417-434. 10.1016/j.palaeo.2007.12.013.

Thông tin
Thông tin xuất bản

Frontiers in Zoology

Tập 10 Số 1

Thông tin tác giả