Resumen
La especiación simpátrica y microalopátrica son dos modos principales de especiación en animales y plantas. La especiación simpátrica ocurre cuando nuevas especies evolucionan dentro de la misma área geográfica, mientras que la especiación microalopátrica ocurre cuando nuevas especies evolucionan en poblaciones geográficamente aisladas pero muy adyacentes. En este estudio, investigamos la base genómica de la especiación simpátrica y microalopátrica en un par de especies de espinosos de tres espinas estrechamente relacionadas que viven en un lago glacial en Columbia Británica, Canadá. Utilizamos la secuenciación del genoma completo para identificar islas genómicas de divergencia entre las dos especies. No encontramos evidencia de islas genómicas de divergencia que respalden la especiación simpátrica o microalopátrica en este sistema. Nuestros resultados sugieren que modos alternativos de especiación, como la divergencia o el refuerzo ecológico, pueden ser responsables de la evolución de estas dos especies.
Introducción
La especiación es el proceso mediante el cual nuevas especies evolucionan a partir de un ancestro común. Hay muchos modos diferentes de especiación, pero dos de los más comunes son la especiación simpátrica y la microalopátrica.
La especiación simpátrica ocurre cuando nuevas especies evolucionan dentro de la misma área geográfica. Esto puede ocurrir a través de una variedad de mecanismos, incluida la selección sexual, la divergencia ecológica y la deriva genética. La selección sexual ocurre cuando los individuos con ciertos rasgos tienen más éxito en aparearse que los individuos con otros rasgos. Esto puede llevar a la evolución del aislamiento reproductivo entre poblaciones, incluso si viven en la misma zona. La divergencia ecológica ocurre cuando poblaciones de la misma especie se adaptan a diferentes ambientes. Esto puede conducir a la evolución de un aislamiento reproductivo entre poblaciones, incluso si viven muy cerca. La deriva genética ocurre cuando la frecuencia de los alelos en una población cambia aleatoriamente con el tiempo. Esto puede conducir a la evolución de un aislamiento reproductivo entre poblaciones, incluso si viven en el mismo entorno.
La especiación microalopátrica ocurre cuando nuevas especies evolucionan en poblaciones geográficamente aisladas pero muy adyacentes. Esto puede ocurrir a través de una variedad de mecanismos, incluida la vicarianza, la dispersión y la colonización. La vicariancia ocurre cuando una población se divide en dos o más poblaciones geográficamente aisladas por una barrera física, como una cadena montañosa o un río. La dispersión ocurre cuando los individuos de una población se mudan a una nueva área y establecen una nueva población. La colonización ocurre cuando individuos de una población colonizan una nueva área que anteriormente estaba deshabitada.
En este estudio, investigamos la base genómica de la especiación simpátrica y microalopátrica en un par de especies de espinosos de tres espinas estrechamente relacionadas que viven en un lago glacial en Columbia Británica, Canadá. Utilizamos la secuenciación del genoma completo para identificar islas genómicas de divergencia entre las dos especies. Las islas genómicas de divergencia son regiones del genoma que muestran una divergencia significativamente mayor entre dos especies que el resto del genoma. Estas regiones suelen estar asociadas con genes que intervienen en el aislamiento reproductivo o la adaptación a diferentes entornos.
Materiales y métodos
* * *Estudio de especies* * *
El espinoso de tres espinas (Gasterosteus aculeatus) es un pez pequeño que se encuentra tanto en ambientes marinos como de agua dulce en todo el hemisferio norte. En Columbia Británica, Canadá, hay dos especies de espinosos de tres espinas estrechamente relacionadas que viven en un lago glacial. Estas especies son el espinoso de lago (G. aculeatus lacustris) y el espinoso bentónico (G. aculeatus benthophilus). El espinoso de lago vive en la zona pelágica del lago, mientras que el espinoso bentónico vive en la zona bentónica del lago.
* * *Secuenciación del genoma completo* * *
Recolectamos clips de aletas de 20 espinosos de lago y 20 espinosos bentónicos. Extrajimos ADN de los clips de las aletas y utilizamos la secuenciación del genoma completo para secuenciar los genomas de los 40 individuos. Generamos aproximadamente 100 millones de lecturas por individuo, con una longitud de lectura de 150 pares de bases.
* * *Identificación de islas genómicas de divergencia* * *
Utilizamos el programa ANGSD para identificar islas genómicas de divergencia entre el espinoso de lago y el espinoso bentónico. ANGSD es un programa que utiliza un enfoque basado en la probabilidad para identificar regiones del genoma que muestran una divergencia significativamente mayor entre dos especies que el resto del genoma. Utilizamos la configuración predeterminada en ANGSD y establecimos el umbral de significancia para las islas genómicas de divergencia en P <0,0001.
Resultados
No identificamos islas genómicas de divergencia entre el espinoso de lago y el espinoso bentónico. Esto sugiere que la especiación simpátrica o microalopátrica no es responsable de la evolución de estas dos especies.
Discusión
Nuestros resultados sugieren que modos alternativos de especiación, como la divergencia o el refuerzo ecológico, pueden ser responsables de la evolución del espinoso lacustre y del espinoso bentónico. La divergencia ecológica ocurre cuando poblaciones de la misma especie se adaptan a diferentes ambientes. Esto puede conducir a la evolución de un aislamiento reproductivo entre poblaciones, incluso si viven muy cerca. El refuerzo ocurre cuando la hibridación entre dos especies conduce a la
