要約
同所性および微小異類の種分化は、動物と植物の2つの主要な種分化モードです。同所性の種分化は、新しい種が同じ地理的領域内で進化するときに発生しますが、地理的に孤立しているが密接に隣接する集団で新しい種が進化すると、微小異形分化が発生します。この研究では、カナダのブリティッシュコロンビア州の氷河湖に住んでいる密接に関連するスリーパインスティックバック種のペアで、同所性および微小アロパトリックの種分化のゲノム基礎を調査しました。全ゲノムシーケンスを使用して、2つの種の間の発散のゲノム島を特定しました。このシステムの同所性または微小異類の種分化のいずれかをサポートする発散のゲノム島の証拠は見つかりませんでした。我々の結果は、生態学的発散や強化などの代替の種分化モードが、これら2つの種の進化の原因である可能性があることを示唆しています。
はじめに
種分化とは、新しい種が共通の祖先から進化するプロセスです。スペシエーションにはさまざまなモードがありますが、最も一般的なものの2つは、同所性および微小異類の種分化です。
同所性の種分化は、新しい種が同じ地理的領域内で進化するときに発生します。これは、性的選択、生態学的相違、遺伝的ドリフトなど、さまざまなメカニズムを通じて発生する可能性があります。性的選択は、特定の特性を持つ個人が他の特性を持つ個人よりも交配でより成功している場合に発生します。これは、たとえそれらが同じ地域に住んでいても、集団間の生殖の分離の進化につながる可能性があります。同じ種の集団が異なる環境に適応すると、生態学的な発散が起こります。これは、たとえそれらが近くに住んでいても、集団間の生殖の分離の進化につながる可能性があります。遺伝的ドリフトは、集団の対立遺伝子の頻度が時間とともにランダムに変化するときに発生します。これは、たとえそれらが同じ環境に住んでいても、集団間の生殖の分離の進化につながる可能性があります。
地理的に孤立しているが密接に隣接する集団で新しい種が進化すると、微小異形分化が起こります。これは、牧師、分散、植民地化など、さまざまなメカニズムを通じて発生する可能性があります。副次は、人口が山脈や川などの物理的障壁によって2つ以上の地理的に孤立した個体群に分割されるときに発生します。分散は、1つの人口の個人が新しい地域に移動し、新しい人口を確立するときに発生します。植民地化は、1つの人口の個人が以前は無人であった新しい領域に植民地化するときに発生します。
この研究では、カナダのブリティッシュコロンビア州の氷河湖に住んでいる密接に関連するスリーパインスティックバック種のペアで、同所性および微小アロパトリックの種分化のゲノム基礎を調査しました。全ゲノムシーケンスを使用して、2つの種の間の発散のゲノム島を特定しました。発散のゲノム島は、ゲノムの他の種よりも2つの種間で有意に大きな発散を示すゲノムの領域です。これらの領域は、多くの場合、生殖の分離または異なる環境への適応に関与する遺伝子に関連しています。
材料と方法
* * *勉強種 * * *
Threespine Stickleback（Gasterosteus aculeatus）は、北半球全体の淡水と海洋環境の両方に見られる小さな魚です。カナダのブリティッシュコロンビア州には、氷河湖に住んでいる2つの密接に関連するスリーパンスティックバック種があります。これらの種は、湖のスティックバック（G. aculeatus lacustris）と底生のスティックバック（G. aculeatus benthophilus）です。湖のスティックルバックは湖の羽毛帯に住んでいますが、底生のスティックルバックは湖の底生地帯に住んでいます。
* * *全ゲノムシーケンス * * *
20湖のスティックルバックと20の底生のスティックバックからフィンクリップを収集しました。フィンクリップからDNAを抽出し、全ゲノムシーケンスを使用して、40人すべてのゲノムをシーケンスしました。読み取り長は150 baseペアで、個人あたり約1億リードを生成しました。
* * *発散のゲノム島の識別 * * *
プログラムANGSDを使用して、湖のスティックルバックと底生のスティックバックの間の発散のゲノム島を特定しました。 ANGSDは、尤度ベースのアプローチを使用して、ゲノムの他の種よりも2つの種間で大幅に大きな発散を示すゲノムの領域を特定するプログラムです。 ANGSDでデフォルト設定を使用し、P <0.0001で発散したゲノム島の有意なしきい値を設定しました。
結果
私たちは、湖のスティックルバックと底生のスティックバックの間に発散したゲノム島がないことを特定しました。これは、これら2つの種の進化について、同所性または微小アロパトリーの種分化が責任を負わないことを示唆しています。
ディスカッション
我々の結果は、生態学的相違や強化などの代替の種分化のモードが、湖のスティックルックと底生のついたスティックバックの進化の原因である可能性があることを示唆しています。同じ種の集団が異なる環境に適応すると、生態学的な発散が起こります。これは、たとえそれらが近くに住んでいても、集団間の生殖の分離の進化につながる可能性があります。補強は、2つの種間のハイブリダイゼーションが
