Moeten onderzoekers "een beetje op de rem trappen" voordat ze verklaren dat een soort nieuw is voor de wetenschap?

Een recente studie van de Universiteit van Kansas, gepubliceerd in het peer-reviewed tijdschrift Moleculaire ecologie demonstreert het misbruik en misbruik van methoden die wetenschappers gewoonlijk gebruiken om grenzen te stellen tussen verschillende soorten, vooral zogenaamde "cryptische" soorten, kan leiden tot een overschatting van de soortenrijkdom.

KU-onderzoekers beoordeelden genetische verschillen tussen populaties Maleisische bergkikkers met behulp van twee benaderingen:ze gebruikten soortenafbakeningsmethoden (SDM's) die zich richten op identificatie en afbakening van genetische breuken in gerichte genregio's (DNA-sequenties) om soortgrenzen te bepalen. Tweede, ze gebruikten gegevens die uit het hele genoom waren verzameld om een ​​uitgebreide analyse van moleculaire variatie uit te voeren - om te bepalen of gerichte genstudies echte 'soorten' weerspiegelen.

De nieuwe studie, uitgevoerd door promovendus Chan Kin Onn en zijn adviseur, KU-hoogleraar Rafe Brown, ontdekte dat SDM's tot zeven afzonderlijke soorten afleidden, terwijl de meer uitputtende analyse in plaats daarvan het statistisch te rechtvaardigen bestaan ​​van slechts drie soorten suggereerde, waaronder verschillende populaties van dezelfde kikkersoort, die een geschiedenis had van het over en weer verhandelen van genen.

"SDM's waren effectief in het afbakenen van uiteenlopende lijnen in de afwezigheid van genenstroom, maar overschatten soorten in de aanwezigheid van een duidelijke populatiestructuur en genenstroom, " schreven de auteurs. Genenstroom is de uitwisseling van genen van de ene populatie naar de andere - zoals uitwisseling van genetisch materiaal tussen kikkers die op verschillende bergketens leven, vergemakkelijkt door de migratie van individuen tussen populaties.

"We stellen geen vraagtekens bij analyses of methoden uit het verleden, maar liever, wij staan ​​voor een meer voorzichtige implementatie en interpretatie, " zei Chan Kin Onn, van KU's Biodiversiteitsinstituut en departement Ecologie &Evolutionaire Biologie, die de nieuwe studie leidde. "We zeggen niet dat al die artikelen die nieuwe soorten beschrijven fout zijn. Ik heb zelf soorten beschreven met behulp van SDM's. Maar we suggereren dat, in sommige gevallen, we moeten voorzichtiger zijn bij het beschrijven van nieuwe soorten, vooral wanneer de genenstroom tussen soorten een rol speelt. De meeste van de beschikbare programma's houden geen rekening met gene flow, dus als genetische uitwisseling aanwezig is, het is een goed idee. We kunnen gemakkelijk foutieve resultaten krijgen. We suggereren in deze studie dat succes waarschijnlijk een kwestie is van het juiste gereedschap voor de juiste taak gebruiken."

De co-auteurs van Chan en Brown waren L. Lee Grismer van La Sierra University, Yong-Chao Su van de Kaohsiung Medical University in Taiwan, Jesse Grismer van Auburn University en UCLA, Evan Quah van Universiti Sains Malaysia en Alana Alexander van KU.

De onderzoekers voerden hun vergelijkende analyses uit op populaties van een groep Maleisische bergkikkers van het geslacht Amolops, waarvan aanvankelijk werd aangenomen dat ze allemaal van dezelfde soort waren.

"Deze stroomkikkers zijn wijd verspreid over het grootste deel van Azië, " zei Chan. "Vorige studies behandelden ze als 51 soorten. Echter, in het schiereiland Maleisië, eerdere analyses suggereerden dat er maar één soort was. Onze studie begon toen we het schiereiland onderzochten met behulp van de methodologie van onze gebruikelijke onderzoeken - we vonden deze kikkers in overvloed in schone bosstromen. Ze waren zo gewoon dat we er niet veel aandacht aan schonken. Overuren, echter, we merkten dat verschillende populaties er fysiek opvallend anders uitzagen. We vroegen ons af of er meer dan één soort in Maleisië zou kunnen zijn."

Chan besloot de torrent-kikkers te onderzoeken met behulp van zowel veelgebruikte SDM's als een modernere populatie-genomica-benadering om te zien of er een verschil was tussen de resultaten.

"Dit was een methodologische vergelijkingsstudie, " zei Chan. "Ik wilde de werkzaamheid onderzoeken van traditionele benaderingen voor het identificeren van nieuwe soorten. Ik was gemotiveerd om dit te doen omdat 'nieuwe soorten' in Azië als gekken worden beschreven - maar de meeste van deze onderzoeken kijken naar hetzelfde soort gegevens, gebruik dezelfde soort analyse en gebruik een bijna formeel sjabloon in 'species delimitation'-onderzoeken. Echter, de meeste van deze soortenafbakeningsmethoden houden geen rekening met de genenstroom tussen populaties - een echte, biologisch fenomeen. Daarom, soortenafbakeningsmodellen passen mogelijk niet goed in studies van divergentie wanneer genenstroom aanwezig is."

Het team analyseerde 225 monsters van torrent-kikkers met behulp van morfologische, mitochondriaal DNA en genoom-brede single-nucleotide polymorfismegegevens om objectief grenzen van soorten te vinden, rekening houdend met vroegere en huidige genenstroom tussen de kikkerpopulaties.

"In het huidige tijdperk van genomische wetenschap, het is echt belangrijk om de genetische structuur in meer detail te bekijken, Chan zei. "Het is niet langer voldoende om alleen genetische 'breuken' tussen populaties te identificeren om hun erkenning als 'nieuwe soort' te rechtvaardigen.' We moeten ook onderzoeken hoe genen zich verplaatsen tussen populaties en hoe dat de integriteit van soortgrenzen beïnvloedt."

Volgende, Chan zal de bevindingen van Maleisische bergkikkers op het schiereiland gebruiken als basis voor een groter onderzoek naar Maleisische karstgekko's. Hij ontving onlangs een $ 19, 500 subsidie ​​van de National Science Foundation om de hypothese van ecologische soortvorming bij gekko's met gebogen tenen te testen.

"Het NSF Dissertation Improvement Grant-programma heeft mijn proefschrift mogelijk gemaakt, "Zei Chan. "Het is jammer om te horen dat de NSF het programma dit jaar heeft stopgezet. Hoe zullen toekomstige Amerikaanse wetenschappers leren hoe ze NSF-subsidievoorstellen moeten schrijven?"

Chan zei dat zijn werk aan Maleisische bergkikkers op het schiereiland een "proof-of-concept" was voor zijn grotere proefschrift met de gekko's.

"Ik wilde genomische methoden gebruiken om te zien of ze in staat waren om cryptische soortengrenzen nauwkeurig af te bakenen als een testrun, "Zei Chan. "Het was enorm succesvol voor een systeem van stroomkikkers, waarvan werd gedacht dat het slechts één soort omvatte. Nutsvoorzieningen, we gaan hetzelfde raamwerk toepassen op een heel ander systeem, inclusief degenen die mogelijk zouden kunnen worden overbeschreven."

Chan's samenwerking met Lee Grismer van La Sierra University, toonaangevende onderzoek naar gekko's van Maleisië (Chan's thuisland), heeft bijgedragen aan het prioriteren van instandhoudingsinspanningen en heeft zelfs invloed gehad op landschapsgebruik- en beheerplannen met betrekking tot de winning van karstformaties om een ​​nieuwe, leefgebied van bedreigde soorten.

"Een van de belangrijkste redenen waarom we dit doen, is omdat we zoveel soorten hebben gevonden op geïsoleerde karstformaties, wiens leefgebieden worden bedreigd door te worden vermalen voor cement, " zei Chan. "We hebben nieuwe soorten ontdekt en beschreven waarvan al bekend is dat ze met uitsterven worden bedreigd. Dit komt omdat de enige beschikbare habitat wordt ontgonnen voor massale commerciële cementproductie. Een van deze projecten hebben we een paar jaar geleden weten stop te zetten. Sommige natuurbeschermingsorganisaties hebben contact met ons opgenomen, gezegde, 'Jullie moeten onze berg komen bekijken - de cementbedrijven willen hem tot stof vermalen.' We bezochten de locaties en vonden nieuwe soorten hagedissen die nergens anders op aarde voorkomen - en het cementbedrijf trok zich terug."