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栖息在沙泥底的八放珊瑚同类海鰓类进化多样化的关键是“骨片”和“水深”?
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2022.11.08 浙江

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根据以琉球大学立正大学产业技术综合研究所为中心的国际共同研究小组的研究,发现海鰓类特征性进化模式并提出共同祖先新假说的论文由国际学术杂志PeerJ出版。<发表要点>◆海鰓类及其骨片的多样化已被发现与水深有关,明确了在进入不同环境的时机骨片多样化产生的进化模式。◆有人提出一种新的说法,认为海鰓类的共同祖先与假伞形科Pseudumbellulidae的物种相似。  ◆对知名度较低的次要分类群的进化史的阐明还不够深入,本研究是作为生态系统工程师,对近年来其重要性被认可的海洋无脊椎动物多样性创造机制进行理解的基础研究。
<发布概述>以立正大学地球环境科学部环境系统学科、产业技术综合研究所的梳田优花助教(原:琉球大学)和琉球大学理工学研究科海洋环境学专业的James Davis Reimer副教授为中心的国际共同研究小组(日本·马来西亚·西班牙·澳大利亚)的研究成果由国际学术杂志《PeerJ》 研究小组致力于明确八放珊瑚亚纲海鰓目中伴随栖息水深带变迁的骨片适应和进化趋势的研究,网罗性地采集了在浅海域~深海域栖息的海鰓类,进行了形态观察、分子系统分析、祖先性状的复原分析、统计分析。 结果表明,海鰓类及其骨片形态的多样化与进入不同水深带有关。 另外,本研究提示骨片形状受到其进化史、水温和周围的化学环境的影响。 此外,根据形态和基因分析证据,假设海鰓类的共同祖先与Pseudumbellulidae (假伞形科)的种类相似,为海鰓目的进化史提供了重要的知识。本研究由立正大学、产业技术综合研究所、琉球大学、筑波大学、东京大学、海洋研究开发机构、八放珊瑚研究室、三重大学、黑潮生物研究所、鹿儿岛大学、冲绳美等海水族馆(冲绳美等岛财团)、Universiti Kebangsaan Malaysia、unii 由隶属于western Australia n museum university of western Australia的成员实施。研究背景海鰓类(注1 )从浅海到深海广泛生息,近年来其生态学的重要性逐渐显现,但由于处理困难,是获得基础性知识最少的海洋生物之一。 因此,海鰓目中物种的多样化和适应进化充满了谜团,本研究着眼于骨片(注2 )和栖息水深带进行了进化研究。研究内容本研究采用海滩徒手采集、SCUBA潜水、拖网和ROV (注3 )等多种手法,从包括琉球列岛在内的日本浅海域到深海域的各种水深下采集了海鰓类。 对采集的标本及外国产注册标本进行了形态观察和线粒体基因分子系统分析。 特别是后者,构筑了囊括海鰓类许多分类群的系统树。 并且,根据得到的分子系统分析结果,结合轴部(注4 )的骨片的观察结果和栖息水深带进行了比较,进行了祖先性状的复原和统计分析。结果表明,海鰓类及其轴部内骨片的多样化与栖息水深有关(骨片的形态参照图2的照片)。 特别是三翼状骨片是进化史上保存下来的特征,但另一方面,我们发现了海鰓类在进入浅海域的时机就能获得片状、光滑的棒状和针状骨片的特征性模式(图2 )。 此外,研究显示,骨片的形状可能与其进化背景和周围海水的化学环境有关,特别是与水温有关。另外,本研究中关于海鰓类的共同祖先[昆健志2],从形态和基因分析的证据来看,其为深海性的,具有海鰓类所具有的三翼状骨片和近亲(石灰轴亚目柳珊瑚目)所具有的纺锤状骨片的中间型骨片(带有锯齿状牙齿的三翼状骨片)(図3)。
从本研究中可以考虑以下进化的方案:(1)海鰓类的共同祖先生活在深海域,具有海鰓类的三翼状骨片和近亲柳珊瑚目的纺锤状骨片的中间型骨片(带有锯齿状牙齿的三翼状骨片)。(2)海鰓类骨片失锯齿简单化,以三翼状骨片占优势。(3)随着进入不同环境(如进入浅海域等),出现了多种骨片形态(片状、光滑棒状和针状、梭形、无骨片)。意义展望本研究为海鰓科的进化研究提供了许多基础知识。 近年来,为了给其他海洋生物提供栖身之所,海鰓类的生态学重要性开始被认识,但关于多样性创造的结构几乎不知道。 在考虑海洋生物多样性方面,今后也需要扩充这种被忽视的次要分类群的基础知识。本研究小组成员栉田优花(立正大学产业技术综合研究所,原:鹿儿岛大学琉球大学)今原幸光(产业技术综合研究所黑潮生物研究所八放珊瑚研究室)hin boo wee ( universiti kebangsaan Malaysia )iria Fernandez-Silva ( university of Vigo )Jane from ont ( western Australia n museum )Oliver Gomez ( western Australia n museum )ne Rida Wilson ( western Australia n museum university of western Australia )木村妙子(三重大学)土田真二(海洋研究开发机构)藤原义弘(海洋研究开发机构)东地拓生(冲绳美等海水族馆(管理运营:一般财团法人冲绳美等岛财团) )中野裕昭(筑波大学下田临海实验中心)幸冢久典(东京大学研究生院理学系研究科附属临海实验所)井口亮(产业技术综合研究所)James Davis Reimer (琉球大学)<术语解释>注1海鰓类:刺胞动物门花虫纲八放珊瑚亚纲中唯一生活在海洋砂泥底的底栖动物(海鰓目)。 世界上有200多种生存着。注2骨片:身体各部分含有碳酸钙的微小晶体。 形状和大小在分类上很重要。 被认为是支撑身体,有助于抵御捕食者。注3 ROV :无人潜航器。注4轴部:将群体分为出现珊瑚虫的上部和埋没在沙泥中的下部时的上部。<论文信息>(1) exploring the trends of adaptation and evolution of sclerite s with regards to habitat depth in sea pens (海鰓目中随着栖息水深变迁骨片适应和进化趋势的探索)(2) PeerJ(3) Yuka Kushida*、Yukimitsu Imahara、Hin Boo Wee、Iria Fernandez-Silva、Jane Fromont、Oliver Gomez、Nerida Wilson、taeko ke Yoshihiro Fujiwara、Takuo Higashiji、Hiroaki Nakano、Hisanori Kohtsuka、Akira Iguchi、James Davis Reimer。(4) https://doi.org/10.7717/peerj.13929(5) https://doi.org/10.7717/peerj.13929在国立研究开发法人产业技术综合研究所环境协调型产业技术研究实验室( E-code )以及文部科学省东北海洋科学据点形成事业JPMXD1111105260的支持下实施。
图1 .海鰓类示例。 包含各种形式的物种。
图2 .基于分子系统树的祖先性状恢复示意图。 共同祖先生活在400米以上的深海,拥有三翼状结构的骨片。通过以分子系统树为基础,同时比较各祖先的栖息深度带和骨片形状,板块状骨片和光滑的棒状针状骨片在进入浅海域的同时被获得等的进化模式已经明确。
图3 .一种被认为与海鰓类共同祖先类似的Pseudumbellulidae (假伞形科)。下图右下( Ra )为轴部带有锯齿状牙齿的三翼状骨片。
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