De gewone goudvis, de kleine minnows, de favoriete tetra van het aquarium, de beroemde elektrische paling, de enorme Mekong Giant Catfish die bijna 700 pond weegt, de tandenknarsende piranha, de goed bestudeerde zebravis - al deze vissen hebben iets gemeen. Behalve dat ze speciale botstructuren hebben die geluidsgolven van de zwemblaas naar het binnenoor overbrengen, waardoor ze een gehoorvermogen hebben dat vergelijkbaar is met dat van mensen of zelfs groter is dan dat van mensen, ze zijn lid van Ostariophysi, een superorde van beenvissen waaronder meer dan 10, 300 soorten in 1, 100 geslachten en 70 families.

Maar hoewel veel van deze soorten bekend zijn, de hogere-orde relaties tussen hen stompen ichtyologen tot op de dag van vandaag.

"Er is geen consensus over de evolutionaire relaties tussen deze belangrijke ostariophysan-lijnen, en verschillende studies hebben bijna elke mogelijke rangschikking van relaties tussen de Gymnotiformes [elektrische paling en mesvissen] gevonden, Siluriformes [meervallen], en de twee onderorden van Characiformes [karpers en witvissen]; samen worden de drie orden de Characiphysi genoemd." - Chakrabarty et al, 2017

In een paper gepubliceerd in druk in Systematische biologie vandaag, onderzoekers, waaronder enkele van de grootste namen in de ichtyologie van LSU en universiteiten en musea in de VS en in Mexico, gebruikten sterk geconserveerde regio's van dierlijke genomen, ultrageconserveerde elementen (UCE's) genoemd, om een ​​van de meest gegevensrijke fylogenieën van vissen tot nu toe samen te stellen. De auteurs van de studie, inclusief LSU-faculteitsleden Prosanta Chakrabarty en Brant Faircloth, wilde ontdekken hoe een groep vissen die alles omvat, van piranha's tot meervallen, die over het algemeen niet op elkaar lijken, zo divers en toch nauw verwant kunnen zijn.

Deze onderzoekers wilden ook onderzoeken of sommige Ostariophysi-vissen er misschien hetzelfde uitzien en toch evolutionair verder verwijderd zijn dan eerder werd gedacht. Ze gebruikten honderden UCE's (genetische elementen) tegelijk om een ​​levensboom voor deze vissen te reconstrueren. De levensboom voor deze vissen zoals we die eerder kenden, is voornamelijk gebaseerd op morfologie (kenmerken zoals skeletstructuren en kenmerken van het zenuwstelsel), of slechts een paar genen.

"UCE's werden kort na het menselijk genoomproject ontdekt; het zijn vreemde delen van het genoom, of het geheel van ons DNA, die relatief geconserveerd blijven over diepe perioden, waardoor ze gemakkelijk te vinden en te verkrijgen zijn bij honderden, " zei Prosanta Chakrabarty, de eerste auteur van de studie en curator van vissen in het LSU Museum of Natural Science. "We begrijpen hun functie of doel niet volledig, maar mensen van onder meer UCLA en LSU begonnen UCE's te gebruiken om diepere relaties in moeilijker te hanteren delen van de Tree of Life beter te begrijpen."

Door gebruik te maken van de volgende generatie DNA-sequencingtechnologieën, onderzoekers van LSU en daarbuiten gingen aan de slag om de Tree of Life opnieuw te tekenen voor belangrijke ostariophysan-lijnen. Hun laatste paper in Systematische biologie vestigt enkele verrassende relaties voor de Characiformes, een orde van straalvinnige vissen, waaronder tetra's en piranha's, die een van de meest controversiële groepen is in de vissystematiek. Chakrabarty en collega's ontdekten dat ondanks enkele vergelijkbare morfologieën, vissen in de twee Characiformes-suborders Citharinoidei en Characoidei zijn nauwer verwant aan andere ostariophysan-clades dan aan elkaar.

"De belangrijkste relaties van deze twee groepen, de characins en citharinoïden, toonden hen niet als elkaars naaste verwanten, "zei Chakrabarty. "Dit zijn zilverkleurige vissen, en we ontdekten dat de characins (inclusief tetras) nauwer verwant zijn aan meervallen dan aan de citharinoïden. We concluderen dat de Characiformes parafyletisch zijn, of dat ze meer dan één oorsprong hebben. Je zou verwachten dat piranha's en Afrikaanse tijgervissen nauw verwant zijn door er alleen maar naar te kijken, maar de kenmerken waarvan eerder werd gedacht dat ze hen verenigden, werden eigenlijk geboren uit convergentie in plaats van een gedeelde afkomst."

Door op te helderen hoe soorten op de Ostariophysi-boom aan elkaar verwant zijn, kunnen onderzoekers beter begrijpen hoe deze groep, die meer soorten bevat dan vogels of zoogdieren en dieren omvat die communiceren met elektriciteit, geluid en feromonen, zo succesvol is geweest. Het gebruik van kennis van de relaties binnen deze groep vissen die zich ontwikkelde op het oude supercontinent Gondwana kan ons ook helpen beter te begrijpen hoe India, Madagascar, Australië, Antartica, Afrika en Zuid-Amerika maakten ooit deel uit van een enkele landmassa die uiteenviel. Soortenrelaties kunnen ons veel vertellen over oude geografie en andere omgevingsomstandigheden.

"Dit was misschien wel de meest uitdagende paper waaraan ik ooit heb gewerkt, "Zei Chakrabarty. "Het is meer dan vier jaar werk geweest met veel medewerkers. De Ostariophysi vormen een bijzonder problematische groep vissen om te begrijpen, niet alleen vanwege hun grootte en verspreidingsgebied over elk continent, maar omdat ze meer dan 100 miljoen jaar geleden zijn geëvolueerd - en blijkbaar, volgens ons werk en het werk van anderen, de oorsprong van de grote groepen gebeurde zeer snel. Onze hoop was dat UCE's in staat zouden zijn om de relaties van elk van de belangrijkste geslachten uit elkaar te halen."

Een van de moeilijkste aspecten van het onderzoeksproject was het analyseren van de enorme hoeveelheden sequentiegegevens die zijn verzameld van visspecimens die meer dan 30 soorten vertegenwoordigen die van over de hele wereld zijn verzameld door het American Museum of Natural History en het laboratorium van Chakrabarty in het LSU Museum of Natural Science. Maar hard werken heeft zijn beloningen. Deze week, De nieuwe Ostariophysi Tree of Life van Chakrabarty en collega's maakte de cover van Systematische biologie , met omslagkunst ontwikkeld door LSU Museum-vogelonderzoeker Subir Shakya, ook een getalenteerde wetenschapsillustrator en kunstenaar.