Dữ liệu di truyền đầu tiên cho Chim sắt Zapata Cyanolimnas cerverai loài nguy cấp cực kỳ và sự phân loại liên quan

Journal of Ornithology - Tập 163 Số 4 - Trang 945-952 - 2022
Alex F. Brown1, Yvonne Lawrie1, Thomas J. Shannon1, J. Martin Collinson1, Guy M. Kirwan2, Arturo Kirkconnell3, Martin Stervander2
1School of Medicine, Medical Sciences and Nutrition, Institute of Medical Sciences, University of Aberdeen, Aberdeen, AB25 2ZD, UK
2Bird Group, Natural History Museum, Akeman Street, Tring, HP23 6AP, Hertfordshire, UK
3Homestead, FL, USA

Tóm tắt

Tóm tắtMối liên hệ phân loại của Chim sắt Zapata có khả năng bay kém, Cyanolimnas cerverai, một loài nguy cấp cực kỳ và rất hạn chế phân bố đặc hữu ở Cuba, đã lâu gây tranh cãi. Các phân tích hình thái đã gợi ý rằng loài này, giống duy nhất của một chi đơn loài, có thể có họ hàng với loài chim sắt hang động Tahiti đã tuyệt chủng (Nesotrochis sp.) hoặc với bộ tộc chim sắt Nam Mỹ Pardirallini, bao gồm các chi Neocrex, Mustelirallus, và Pardirallus. Trong khi sự hội tụ và phân kỳ kiểu hình nổi bật giữa các chim sắt đã nhiều lần chứng minh các cây phát sinh loài dựa trên hình thái không đáng tin, cho đến nay không có nỗ lực nào thành công trong việc giải mã DNA từ Cyanolimnas bí ẩn này. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã trích xuất DNA cổ từ mẫu vật bảo tàng được thu thập vào năm 1927 và giải trình tự nhiều đoạn ngắn cho phép chúng tôi lắp ghép một phần trình tự gene cytochrome oxidase I trong ti thể. Phân tích phát sinh loài xác nhận rằng Cyanolimnas thuộc về bộ tộc Pardirallini như loài chị em với chi Neocrex, từ đó tách ra khoảng 6 triệu năm trước. Sự phân kỳ với Mustelirallus được ước tính xảy ra khoảng 9 triệu năm trước. Dựa trên hình thái và phát sinh ti thể của chúng tôi, chúng tôi kết luận rằng việc giữ chi đơn loài Cyanolimnas là không có cơ sở và tạm thời đề xuất rằng C. cerverai và hai loài Neocrex được quy vào chi Mustelirallus.

Từ khóa

#Chim sắt Zapata #Cyanolimnas cerverai #Phân loại học chim sắt #DNA cổ #Gene cytochrome oxidase I #Phát sinh ti thể #Bộ tộc Pardirallini #Chi Neocrex #Chi Mustelirallus #Phân kỳ kiểu hình #size of impact #critical conservation strategies

Tài liệu tham khảo

Arredondo O (1984) Sinopsis de las aves halladas en depósitos fosilíferos pleisto-holocénicos de Cuba. Rep Invest Inst Zool Acad Cienc Cuba 17:1–35

Bangs O (1898) On some birds from the Sierra Nevada de Santa Marta, Colombia. Proc Biol Soc Wash 12:171–182

Barbour T, Peters JL (1927) Two more remarkable new birds from Cuba. Proc N Engl Zool Club 9:95–97

Bond J (1984) Twenty-fifth supplement to the check-list of birds of the West Indies (1956). Academy of Natural Sciences, Philadelphia

Bouckaert R, Heled J, Kuhnert D, Vaughan T, Wu CH, Xie D, Suchard MA, Rambaut A, Drummond AJ (2014) BEAST 2: a software platform for Bayesian evolutionary analysis. Plos Comput Biol 10:e1003537. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003537

Chaves JA, Martinez-Torres PJ, Depino EA, Espinoza-Ulloa S, García-Loor J, Beichman AC, Stervander M (2020) Evolutionary history of the Galápagos rail revealed by ancient mitogenomes and modern samples. Diversity 12:425. https://doi.org/10.3390/d12110425

Clements JF, Schulenberg TS, Iliff MJ, Billerman SM, Fredericks TA, Gerbracht JA, Lepage D, Sullivan BL, Wood CL (2021) The eBird/Clements checklist of birds of the world: v2021. https://www.birds.cornell.edu/clementschecklist/download/

Collar N, Gonzaga L, Krabbe N, Madroño Nieto A, Naranjo L, Parker T III, Wege D (1992) Threatened Birds of the Americas: the ICBP/IUCN Red Data Book. International Council for Bird Preservation, Cambridge

del Hoyo J, Collar NJ, Christie DA, Elliott A, Fishpool LDC (2014) HBW and birdlife international illustrated checklist of the birds of the world, vol 1: non-passerines. Lynx Edicions and BirdLife International, Barcelona

Dickinson E, Remsen Jr JV (eds) (2013) The Howard & Moore Complete Checklist of the Birds of the World, vol 1, 4th edn. Aves Press, Eastbourne

Garcia-R JC, Matzke NJ (2021) Trait-dependent dispersal in rails (Aves: Rallidae): historical biogeography of a cosmopolitan bird clade. Mol Phylogenet Evol 159:107106. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2021.107106

Garcia-R JC, Gibb GC, Trewick SA (2014) Deep global evolutionary radiation in birds: diversification and trait evolution in the cosmopolitan bird family Rallidae. Mol Phylogenet Evol 81:96–108. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2014.09.008

Gaspar J, Gibb GC, Trewick SA (2020) Convergent morphological responses to loss of flight in rails (Aves: Rallidae). Ecol Evol 10:6186–6207. https://doi.org/10.1002/ece3.6298

Gill F, Donsker D, Rasmussen P (eds) (2022) IOC World Bird List (v12.1). https://doi.org/10.14344/IOC.ML.12.1

Guindon S, Dufayard J-F, Lefort V, Anisimova M, Hordijk W, Gascuel O (2010) New algorithms and methods to estimate maximum-likelihood phylogenies: assessing the performance of PhyML 3.0. Syst Biol 59:307–321. https://doi.org/10.1093/sysbio/syq010

Hardy J, Reynard G, Taylor T (1996) Voices of the New World rails. ARA Records, Gainesville

Hebert PDN, Stoeckle MY, Zemlak TS, Francis CM (2004) Identification of birds through DNA barcodes. PLoS Biol 2:1657–1663

Jiménez O, Orihuela J (2021) Nuevos hallazgos de aves en contextos paleontológicos y arqueológicos de Cuba. Nov Carib 163–176

Jiménez O, Valdés P (1995) Los vertebrados fósiles de la Cueva del Indio, San José de las Lajas, Habana, Cuba. Resúmenes de Congr Intern LV Aniversario de la Soc Espeleológica de Cuba, pp 62–63

Katoh K, Standley DM (2013) MAFFT multiple sequence alignment software version 7: improvements in performance and usability. Mol Biol Evol 30:772–780. https://doi.org/10.1093/molbev/mst010

Kearse M, Moir R, Wilson A, Stones-Havas S, Cheung M, Sturrock S, Buxton S, Cooper A, Markowitz S, Duran C, Thierer T, Ashton B, Meintjes P, Drummond A (2012) Geneious basic: an integrated and extendable desktop software platform for the organization and analysis of sequence data. Bioinformatics 28:1647–1649. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts199

Kirchman JJ (2012) Speciation of flightless rails on islands: a DNA-based phylogeny of the typical rails of the Pacific. Auk 129:56–69. https://doi.org/10.1525/auk.2011.11096

Kirchman JJ, Rotzel McInerney N, Giarla TC, Olson SL, Slikas E, Fleischer RC (2021) Phylogeny based on ultra-conserved elements clarifies the evolution of rails and allies (Ralloidea) and is the basis for a revised classification. Ornithology 138:ukab042. https://doi.org/10.1093/ornithology/ukab042

Kirkconnell A (2012) Cyanolimnas cerverai Barbour y Peters. In: González Alonso H, Rodríguez Schettino L, Rodríguez A, Mancina CA, Ramos García I (eds) Libro Rojo de los Vertebrados de Cuba. Instituto de Ecología y Sistemática, La Habana, Cuba

Kirkconnell A, González O, Alfaro E, Cotayo L (1999) Nuevas localidades para la Gallinuela de Santo Tomás Cyanolimnas cerverai y la Ferminia Ferminia cerverai en la Ciénaga de Zapata. Cuba Cotinga 12:57–60

Kirkconnell A, Stotz DF, Shopland JM (eds) (2005) Cuba: Peninsula de Zapata. Rapid Biological Inventories Report 07. The Field Museum, Chicago

Kirkconnell A, Kirwan G, Garrido O, Mitchell A, Wiley J (2020) The Birds of Cuba, an annotated checklist. British Ornithologists’ Club, Tring

Kirwan GM, Levesque A, Oberle MW, Sharpe CJ (2019) Birds of the West Indies. Lynx Edicions, Barcelona

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

Lanfear R, Frandsen PB, Wright AM, Senfeld T, Calcott B (2016) PartitionFinder 2: new methods for selecting partitioned models of evolution for molecular and morphological phylogenetic analyses. Mol Biol Evol 34:772–773. https://doi.org/10.1093/molbev/msw260

Lanfear R, von Haeseler A, Woodhams MD, Schrempf D, Chernomor O, Schmidt HA, Minh BQ, Teeling E (2020) IQ-TREE 2: new models and efficient methods for phylogenetic inference in the genomic era. Mol Biol Evol 37:1530–1534. https://doi.org/10.1093/molbev/msaa015

Livezey BC (1998) A phylogenetic analysis of the Gruiformes (Aves) based on morphological characters, with an emphasis on the rails (Rallidae). Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 353:2077–2151. https://doi.org/10.1098/rstb.1998.0353

Olson SL (1973) A classification of the Rallidae. Wilson Bull 85:381–416

Olson SL (1974) A new species of Nesotrochis from Hispaniola, with notes on other fossil rails from the West Indies (Aves: Rallidae). Proc Biol Soc Wash 87:439–450

Oswald JA, Terrill RS, Stucky BJ, LeFebvre MJ, Steadman DW, Guralnick RP, Allen JM (2021) Ancient DNA from the extinct Haitian cave-rail (Nesotrochis steganinos) suggests a biogeographic connection between the Caribbean and Old World. Biol Lett 17:20200760. https://doi.org/10.1098/rsbl.2020.0760

Rambaut A, Drummond AJ, Xie D, Baele G, Suchard MA (2018) Posterior summarization in bayesian phylogenetics using tracer 1.7. Syst Biol 67:901–904. https://doi.org/10.1093/sysbio/syy032

Reynard G, Garrido O (1988) Bird songs in Cuba. Cornell University Laboratory of Ornithology, Ithaca

Ridgway R, Friedmann H (1941) The birds of North and Middle North America, Part IX. Bull United States Natl Mus. https://doi.org/10.5962/bhl.title.54021

Rojas-Consuegra R, Jiménez O, Condis-Fernández M, Díaz-Franco S (2012) Tafonomía y paleoecología de un yacimiento paleontológico del Cuaternario en la Cueva del Indio, La Habana. Cuba Espelunca Digital 12:1–12

Slikas B, Olson SL, Fleischer RC (2002) Rapid, independent evolution of flightlessness in four species of Pacific Island rails (Rallidae): an analysis based on mitochondrial sequence data. J Avian Biol 33:5–14. https://doi.org/10.1034/j.1600-048X.2002.330103.x

Steadman D, Morris J, Wright N (2013) A new species of Late Pleistocene rail (Aves: Rallidae) from Abaco, the Bahamas. Paleontol J 47:1355–1364

Stervander M, Ryan PG, Melo M, Hansson B (2019) The origin of the world’s smallest flightless bird, the Inaccessible Island Rail Atlantisia rogersi (Aves: Rallidae). Mol Phylogenet Evol 130:92–98. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2018.10.007

Suárez W (2022) Catalogue of Cuban fossil and subfossil birds. Bull Br Ornithol Club 142:10–74. https://doi.org/10.25226/bboc.v142i1.2022.a3

Tavaré S (1986) Some probabilistic and statistical problems in the analysis of DNA sequences. Lect Math Life Sci 17:57–86

Taylor PB (1996) Family Rallidae (rails, gallinules and coots). In: del Hoyo J, Elliott A, Sargatal J (eds) Handbook of the birds of the world, vol 3. Hoatzin to Auks. Lynx Edicions, Barcelona, pp 108–209

Taylor B, Kirwan GM, Sharpe C (2020) Zapata Rail (Cyanolimnas cerverai), v 1.0. In: del Hoyo J, Elliott A, Sargatal J, Christie D, de Juana E (eds) Birds of the world. Cornell Lab of Ornithology, Ithaca. https://doi.org/10.2173/bow.zaprai1.01

Toews DPL, Brelsford A (2012) The biogeography of mitochondrial and nuclear discordance in animals. Mol Ecol 21:3907–3930. https://doi.org/10.1111/j.1365-294X.2012.05664.x

Wetmore A (1967) Further systematic notes on the avifauna of Panama. Proc Biol Soc Wash 80:229–242