Новости

May 19, 2023

Поток генов на большие расстояния выходит за рамки предсказаний океанографического переноса у основных тропических морских видов

Научные отчеты, том 13,

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9112 (2023) Цитировать эту статью

336 Доступов

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Перенос пассивно рассредоточенных организмов через тропические окраины остается плохо изученным. Гипотезы об океанографическом транспортном потенциале не подтверждаются крупномасштабными эмпирическими данными. Чтобы восполнить этот пробел, мы использовали вид морской травы Halodule wrightii, который уникален тем, что охватывает всю тропическую Атлантику. Мы проверили гипотезу о том, что генетическая дифференциация, оцененная в масштабе его крупномасштабного биогеографического ареала, может быть предсказана с помощью моделирования океанографического переноса. Альтернативная гипотеза утверждает, что распространение не зависит от океанских течений, таких как перенос травоядными животными. Мы сравнили эмпирические генетические оценки и смоделировали прогнозы распространения H. wrightii. Мы генотипировали восемь микросателлитных локусов в 19 популяциях, распространённых в Атлантической Африке, Мексиканском заливе, Карибском бассейне и Бразилии, и разработали биофизическую модель океанских течений с высоким разрешением. Генетические данные показали низкий поток генов и самую высокую дифференциацию между (1) Мексиканским заливом и двумя другими регионами: (2) Карибско-Бразильским регионом и (3) Атлантической Африкой. Эти двое были более генетически похожи, несмотря на то, что их разделял океан. Биофизическая модель показала низкую вероятность пассивного расселения среди популяций или ее отсутствие или не соответствовала эмпирическим генетическим данным. Результаты подтверждают альтернативную гипотезу о роли активных векторов расселения, таких как травоядные.

Часто предполагают, что распространение морских организмов на большие расстояния с пассивно транспортируемыми пропагулами опосредовано океанскими течениями, и эта гипотеза нуждается в серьезной эмпирической проверке, несмотря на ее важные экологические и эволюционные последствия1,2. Проблемы, связанные с эмпирическим отслеживанием перемещения и результатов пассивных расселяющих единиц, сузили наши знания о связях популяций в большей части морского биоразнообразия3. Действительно, большинство морских видов, особенно видов, образующих среду обитания (макроводоросли, кораллы или морские травы), мигрируют посредством пассивно рассредоточенных размножений4,5. Таким образом, ожидается, что эти виды будут образовывать метапопуляции, которые пассивно связаны посредством транспортировки на таких стадиях расселения6, но процессы, опосредующие такую ​​транспортировку, плохо изучены. Многие такие морские виды, включая морские травы, имеют широкие географические ареалы распространения, что контрастирует с их прогнозируемой способностью к расселению или способностью поддерживать регулярное распространение на большие расстояния по всему ареалу7,8. Биологические особенности фазы расселения, ее взаимодействие с рядом абиотических, исторических и биотических факторов определяют пределы ареала вида и поток генов между популяциями9, что существенно влияет на распространение и выживаемость вида10.

Были проведены крупномасштабные исследования, посвященные связям популяций морских водорослей11,12,13, но ни одно из них не затронуло распространение на большие расстояния через океан в тропическом атлантическом регионе14. В этом обширном географическом регионе популяции морских водорослей могут быть изолированы биогеографическими барьерами, такими как огромные океанические расстояния (например, тысячи километров, разделяющие восточную и западную Атлантику), отсутствие подходящей среды обитания (например, сброс пресной воды вблизи рек Амазонки или Конго). или основные океанографические течения (например, Карибское течение и Южно-Экваториальное течение15,16). Ведущие гипотезы предсказывают, что океанографические течения определяют большую часть связности пассивно рассредоточенных стадий, действуя как барьеры, так и стимуляторы потока генов. В тропическом атлантическом регионе, богатом разнообразием морских водорослей14, проводятся только оценки местного масштаба, сосредоточенные на генетическом разнообразии морских водорослей, их распространении и связности16,17,18. Известно, что в тропической Атлантике доминируют четыре рода морских водорослей — Thalassia, Syringodium, Halophila и Halodule, которые встречаются либо как отдельные виды, либо в смеси19. Однако только Halodule wrightii распространен как на восточном, так и на западном тропическом прибрежном побережье Атлантического океана, что служит оптимальной моделью для изучения связей в масштабах всего ареала в панатлантических пространственных масштабах.