Нужно ли исследователям «немного притормозить», прежде чем объявить вид новым для науки?
Недавнее исследование Университета Канзаса, опубликованное в рецензируемом журнале Molecular Ecology, демонстрирует неправильное использование и злоупотребление методами, обычно используемыми учеными для установления границ между различными видами, особенно так называемыми «загадочными» видами, что может привести к переоценка видового разнообразия.
Исследователи KU оценили генетические различия между популяциями малайзийских торрентных лягушек, используя два подхода: во-первых, они использовали методы разграничения видов (SDM), которые сосредоточены на идентификации и демаркации генетических разрывов в целевых областях генов (последовательности ДНК) для определения вида. границы. Во-вторых, они использовали данные, собранные по всему геному, для проведения всестороннего анализа молекулярной изменчивости, чтобы определить, отражают ли целевые исследования генов реальные «виды».
Новое исследование, проведенное докторантом Чаном Кин Онном и его консультантом, профессором KU Рэйфом Брауном, показало, что SDM выводят до семи отдельных видов, в то время как более исчерпывающий анализ вместо этого предполагает статистически обоснованное существование всего трех видов., включая различные популяции одного и того же вида лягушек, у которых была история обмена генами туда и обратно.
«SDM были эффективны при разграничении расходящихся линий в отсутствие потока генов, но переоценивали виды при наличии заметной структуры популяции и потока генов», - пишут авторы. Поток генов - это обмен генами от одной популяции к другой, такой как обмен генетическим материалом среди лягушек, живущих на разных горных хребтах, которому способствует миграция особей между популяциями.
«Мы не ставим под сомнение анализ или методы прошлого, а, скорее, мы выступаем за более осторожное применение и интерпретацию», - сказал Чан Кин Онн из Института биоразнообразия Куамского университета и Департамента экологии и эволюционной биологии. кто руководил новым исследованием. «Мы не говорим, что все эти статьи, описывающие новые виды, неверны. Я сам описывал виды с помощью SDM. Но мы предполагаем, что в некоторых случаях мы должны быть более осторожными при описании новых видов, особенно когда поток генов между видами Большинство доступных программ не учитывают поток генов, поэтому, если генетический обмен присутствует, это не проблема. Мы можем легко получить ошибочные результаты. В этом исследовании мы предполагаем, что успех, вероятно, зависит от использования правильного инструмента для правильной задачи."
Соавторами Чана и Брауна были Л. Ли Грисмер из Университета Ла-Сьерра, Юн-Чао Су из Медицинского университета Гаосюн на Тайване, Джесси Грисмер из Обернского университета и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Эван Куа из Университета Сайнс Малайзии и Алана Александр из КУ.
Исследователи провели сравнительный анализ популяций группы малайзийских лягушек рода Amolops, которые первоначально считались представителями одного вида.
«Эти торрентные лягушки широко распространены в большей части Азии», - сказал Чан. «Предыдущие исследования рассматривали их как 51 вид. Однако прошлые анализы на полуострове Малайзия показали, что существует только один вид. Наше исследование началось, когда мы обследовали полуостров, используя методологию наших обычных исследований - мы обнаружили этих лягушек в изобилии в чистых лесных ручьях. Они были настолько распространены, что мы не обращали на них особого внимания. Однако со временем мы заметили, что разные популяции выглядят поразительно физически по-разному. Мы задались вопросом, может ли в Малайзии быть более одного вида».
Чан решил исследовать торрент-лягушек, используя как широко используемые SDM, так и более современный подход к геномике популяций, чтобы увидеть, есть ли разница между результатами.
"Это было методологическое сравнительное исследование", сказал Чан. «Я хотел изучить эффективность традиционных подходов к выявлению новых видов. Меня побудило сделать это, потому что в Азии «новые виды» описываются как сумасшедшие, но в большинстве этих исследований рассматриваются одни и те же данные, используются одни и те же данные. своего рода анализ и используют почти шаблонный шаблон в исследованиях «разграничения видов». Однако большинство этих подходов к разграничению видов не учитывают поток генов между популяциями - реальное биологическое явление. Из-за этого модели разграничения видов не могут должным образом подходящие исследования дивергенции, когда присутствует поток генов».
Команда проанализировала 225 образцов торрент-лягушек, используя морфологическую, митохондриальную ДНК и данные однонуклеотидного полиморфизма по всему геному, чтобы объективно определить границы видов с учетом прошлого и настоящего потока генов между популяциями лягушек.
«В наш век геномной науки очень важно более детально изучить генетическую структуру», - сказал Чан.«Больше недостаточно просто идентифицировать генетические «разрывы» между популяциями, чтобы оправдать их признание в качестве «новых видов». Нам также необходимо изучить, как гены перемещаются между популяциями и как это влияет на целостность границ видов».
Далее, Чан будет использовать результаты, полученные от лягушек на полуострове Малайзии, в качестве основы для проведения более крупного исследования карстовых гекконов Малайзии. Недавно он получил грант в размере 19 500 долларов от Национального научного фонда для проверки гипотезы об экологическом видообразовании у гекконов с согнутыми пальцами.
«Программа NSF Dissertation Improvement Grant сделала мою диссертацию возможной», - сказал Чан. «Обидно узнать, что NSF прекратил программу в этом году. Как будущие американские ученые научатся писать заявки на гранты NSF?»
Чан сказал, что его работа над малайзийскими лягушками на полуострове была «проверкой концепции» для его более крупного диссертационного исследования с гекконами.
«Я хотел использовать геномные методы, чтобы увидеть, смогут ли они точно очертить границы загадочных видов в качестве пробного прогона», - сказал Чан. «Это был чрезвычайно успешный метод для системы торрентных лягушек, которая, как считалось, включала только один вид. Теперь мы собираемся применить ту же схему к совершенно другой системе, в том числе к тем, описание которых потенциально может быть переоценено».
Совместная работа Чана с Ли Грисмером из Университета Ла-Сьерра, возглавляющая исследования гекконов в Малайзии (родной стране Чана), помогла расставить приоритеты в усилиях по сохранению и даже повлияла на планы использования ландшафта и управления, связанные с добычей карстовых образований, чтобы сохранить среду обитания новых исчезающих видов.
«Одна из основных причин, по которой мы это делаем, заключается в том, что мы обнаружили так много видов в изолированных карстовых образованиях, средам обитания которых угрожает измельчение на цемент», - сказал Чан. «Мы обнаружили и описали новые виды, которые, как уже известно, находятся под угрозой исчезновения. Это связано с тем, что единственная доступная среда обитания разрабатывается для массового коммерческого производства цемента. Несколько лет назад нам удалось остановить один из таких проектов. Некоторые природоохранные организации связались с нами и сказали: «Ребята, вы должны приехать и осмотреть нашу гору - цементные компании хотят превратить ее в пыль». Мы посетили эти места и обнаружили новые виды ящериц, которых нет больше нигде на Земле, а цементная компания пошла на попятную».