DNA-analys av släktet Cyphotilapia
Artikel av: Michael Persson
En Cyphotilapia gibberosa från Cape Mpimbwe i Tanzania.
Foto: Frank Nørby
Den vetenskapliga artikeln från 2024, med titeln ”Population Genetics and Gene Flow in Cyphotilapia frontosa and Cyphotilapia gibberosa Along the East Coast of Lake Tanganyika,” av Jackson et al., undersöker genetiken hos två djuplevande Cyphotilapia-arter i Tanganyikasjön. Med hjälp av avancerad genetisk analys bekräftade studien närvaron av två distinkta arter, C. frontosa i norr och C. gibberosa i söder.
Man fann även bevis för en potentiell hybridzon i mitten av sjön, vilket tyder på genflöde mellan arterna, huvudsakligen från C. gibberosa till C. frontosa. Inom C. frontosa identifierades upp till tre möjliga populationer, medan C. gibberosa uppvisade en enda, mer homogen population. Resultaten antyder att genetiska faktorer i samspel med miljön kan ligga bakom den morfologiska variation som observeras hos dessa fiskar.
Forskarna ville använda modern teknik för att titta på fiskarnas DNA (deras genetiska material) för att:
- Se om de olika färgmorferna är separata populationer.
- Undersöka om det finns genflöde, alltså om DNA från en grupp sprider sig till en annan.
- Ta reda på om det är en eller två arter.
Hur utfördes studien?
Man samlade in fiskar från nio olika platser längs Tanganyikasjöns östkust, från Burundi i norr ner till södra Tanzania. Sedan tog man DNA-prover från fiskarna. Man använde en teknik som kallas ddRAD-seq. Tänk på det som att de läste av specifika, utvalda delar av fiskarnas DNA för att se hur de skiljde sig åt mellan olika individer och platser. Efter att ha fått DNA-sekvenserna använde de olika program för att analysera hur nära släkt fiskarna var med varandra och hur deras DNA var uppbyggt i olika grupper.
Vad kom man fram till?
Här är några av de viktigaste upptäckterna:
Två arter bekräftades: Studien bekräftade att det verkligen finns två arter av Cyphotilapia i Tanganyikasjöns östra del: C. frontosa i norr och C. gibberosa i söder. Det här stämmer överens med tidigare studier som baserats på utseende och nyare genetiska data.
Olika struktur i populationerna: Inom arten C. frontosa i norr hittade man stöd för att det kan finnas en till tre olika populationer. Man såg till exempel att fiskarna från platser som Mwamgongo och Kigoma var ganska lika, medan de från Cape Kabogo och Karilani Island bildade en annan grupp, och de från Burundi ytterligare en. Men för arten C. gibberosa i söder hittade man bara bevis för en enda, ganska enhetlig population. Detta kan betyda att det är mycket mer genflöde (utbyte av DNA) inom C. gibberosa i söder, eller att den arten nyligen har spridit sig där.
En ”hybridzon”: Forskarna hittade starka bevis för en övergångszon i mitten av sjön där de två arterna, C. frontosa och C. gibberosa, möts. De tror att detta är en potentiell hybridzon, alltså ett område där de två arterna kan para sig med varandra och få avkomma. Tyvärr fanns inga insamlade prover just från den delen av sjön, så de kunde inte studera hybridzonen direkt.
Genflöde mellan arterna: Studien visade att det finns genflöde mellan arterna, vilket kallas introgression. Det betyder att DNA från den ena arten har tagit sig in i den andras genpool. Man fann att detta genflöde verkar ske i båda riktningarna, men att det är mer tydligt från C. gibberosa (i söder) till C. frontosa (i norr). Särskilt fiskarna från de sydligaste platserna där C. frontosa lever (nära Karilani Island och Cape Kabogo) visade tecken på att ha en del DNA från C. gibberosa.
Färgmorferna: Trots att det finns många olika färgmorfer av Cyphotilapia fann studien inget tydligt genetiskt stöd för att 6-bands- och 7-bands-morferna i norr (Burundi och Kigoma/Mwamgongo) skulle vara genetiskt separerade eller bilda en hybridzon vid Mwamgongo. Den genetiska analysen stödjer att de är samma art, vilket stämmer med en tidigare studie baserad på utseende. Forskarna funderar på hur de olika färgmorferna kan finnas kvar trots den ganska låga genetiska variationen inom arterna, och föreslår att det kanske bara är ett fåtal gener som styr utseendet – eller att miljön också spelar en viktig roll.
Karta från studien över arternas utbredning längs Tanganyikasjöns östra kust. Återgiven under Creative Commons-licens (CC BY 4.0).
Vad händer nu?
Forskarna tycker att det vore mycket viktigt att samla in fiskar just från området i mitten av sjön där de misstänker att hybridzonen finns, för att bättre förstå vad som händer där. De vill också studera fiskarna på sjöns västkust för att se hur de är släkt med de på östkusten.
Sammanfattningsvis visar den här studien, med hjälp av DNA-analys, att Cyphotilapia frontosa och C. gibberosa är två genetiskt skilda arter i norra respektive södra delen av Tanganyikasjöns östkust. Det finns en spännande övergångszon mellan dem, med genflöde mest från söder till norr, och arterna har olika grad av populationsstruktur. Allt detta hjälper oss att bättre förstå hur nya arter bildas och utvecklas!
Referens
Jackson, G.D.; Standish, T.; Çetintaş, O.; Zinenko, O.; Shechonge, A.H.; Yanchukov, A. Population Genetics and Gene Flow in Cyphotilapia frontosa and Cyphotilapia gibberosa Along the East Coast of Lake Tanganyika. Fishes 2024, 9, 481. https://doi.org/10.3390/fishes9120481