生物学家揭示了海水鱼如何赢得了进化彩票

北部蓝鳍金枪鱼。阿方索·麦德林（Alfonso Medellin）摄

大多数海鱼，包括金枪鱼，都属于棘手动物类，在6600万年前的小行星坠毁后经历了爆炸的爆发。

为什么我们的海洋包含如此之多，大小，形状和颜色不同的鱼类如此惊人的生命力？一个由加州大学洛杉矶分校领导的生物学家小组报告说，答案可以追溯到6600万年前，当时一个六英里宽的小行星坠毁了地球，消灭了恐龙以及世界上大约75％的动植物物种。

今天的鱼类中略有一半以上是“海鱼”，这意味着它们生活在海洋中。大多数海鱼，包括金枪鱼，大比目鱼，石斑鱼，海马和马氏鱼，都属于一种极度纯正的种群，称为棘皮动物。（该研究没有分析生活在湖泊，河流，溪流，池塘和热带雨林中的其他大量鱼类。）

小行星坠毁的后果造成了巨大的进化空洞，为幸存下来的海鱼提供了极大的机会。

加州大学洛杉矶分校学院生态与进化生物学教授，该研究的主要作者迈克尔·阿尔法罗说：“当今海洋鱼类丰富的生物多样性显示出白垩纪末期大灭绝的指纹。”

主要棘皮动物群的进化史，棘皮鱼类极度逼真。迈克尔·阿尔法罗（Michael Alfaro）/加州大学洛杉矶分校（UCLA）生态与进化生物学

为了分析这些指纹，“进化侦探”采用了其中一位作者开发的新基因组学研究技术。他们的工作发表在《自然生态与进化》杂志上。

当研究棘皮动物的穿孔时机时，Alfaro和他的同事发现了一种有趣的模式：尽管还有许多尚存的棘生动物世系，但今天六种物种最丰富的棘生动物群体均显示出在大规模灭绝期间发生了实质性的进化变化和增殖的证据。阿尔法罗说，这六个小组已经继续产生了我们今天所看到的几乎所有的海水鱼类。

他补充说，目前尚不清楚为什么其他棘皮动物世系在大灭绝后未能像以前那样大量扩散。

阿尔法罗说：“我们认为，物种大灭绝为幸存的棘皮动物中的少数人提供了进化的机会，极大地渗透了生物，这在当今海洋鱼类的生物多样性中留下了巨大的烙印。”“就像6600万年前的彩票一样，这六个主要棘手动物群体是赢家。”

这些发现也与棘皮动物进化的化石证据非常吻合，该物种在灭绝后的解剖学表现也急剧上升。

研究中使用的基因组技术称为DNA超保守元素的序列捕获，是布兰特·费尔布（Brant Faircloth）在加州大学洛杉矶分校开发的，布兰特·费尔布（Brant Faircloth）现在是路易斯安那州立大学生物科学的助理教授。以前的方法仅使用10到20个基因来创建进化历史，而Faircloth的方法则通过使用1000多个遗传标记来创建更完整，更准确的图像。（标记包括基因和其他DNA成分，例如打开或关闭蛋白质的DNA部分，以及在调节基因中起作用的细胞成分。）

研究人员还从118种海水鱼类中提取了DNA，并进行了计算分析，以确定它们之间的关系。他们的发现中：仅仅通过观察就不可能确定哪些物种与遗传相关。例如，海马看上去并不像山羊鱼，但是这两个物种是进化表亲-这一发现令科学家感到惊讶。

阿尔法罗说：“我们证明了这种方法是有效的，它为物种最丰富的海洋脊椎动物群体的进化史提供了新的思路。”

除Faircloth之外，该研究的合著者还包括UCLA本科生DavidČerný；劳里·索伦森（Laurie Sorenson），前加州大学洛杉矶分校（UCLA）研究生；克里斯蒂安·沙克（Christine Thacker），洛杉矶县自然历史博物馆的策展人；密歇根大学鱼类古生物学家马特·弗里德曼（Matt Friedman）；耶鲁大学生态与进化生物学副教授Thomas Near。

该研究由美国国家科学基金会资助。

出版物：Michael E. Alfaro等人，“白垩纪-古近纪边界的海水鱼类的爆炸性侵染”，《自然生态与进化》，第2卷，第688–696页（2018）doi：10.1038 / s41559-018-0494-6