De geologische geschiedenis van de aarde wordt gekenmerkt door veel dynamische klimaatveranderingen die vaak gepaard gaan met grote temperatuurveranderingen. Deze verschuivingen in het milieu kunnen leiden tot veranderingen in eigenschappen, zoals lichaamsgrootte, die direct kunnen worden waargenomen met behulp van het fossielenbestand.

Om te onderzoeken of temperatuurverschuivingen die plaatsvonden voordat directe metingen werden geregistreerd, paleoklimatologie genaamd, gecorreleerd zijn met veranderingen in lichaamsgrootte, besloten verschillende leden van het Fish Evolution Lab van de University of Oklahoma hun hypothese te testen met behulp van tetraodontiforme vissen als modelgroep. Tetradontiforme vissen zijn voornamelijk tropische zeevissen en omvatten onder andere kogelvissen, koffervissen en vijlvissen.

De studie werd geleid door Dahiana Arcila, assistent-professor biologie en assistent-conservator bij het Sam Noble Museum of Natural History, met Ricardo Betancur, assistent-professor biologie, samen met afgestudeerde biologiestudent Emily Troyer, en betrokken medewerkers van het Smithsonian Institution, University van Chicago, en de George Washington University in de Verenigde Staten, evenals de Universiteit van Turijn in Italië, de Universiteit van Lyon in Frankrijk en CSIRO Australië.

De onderzoekers ontdekten dat de lichaamsafmetingen van deze vissen de afgelopen honderd miljoen jaar groter zijn geworden in combinatie met de geleidelijke afkoeling van de oceaantemperaturen.

Hun bevinding houdt zich aan twee bekende regels van evolutionaire trends, de regel van Cope die stelt dat de lichaamsgrootte van organismen de neiging heeft om in de loop van de evolutionaire tijd toe te nemen, en de regel van Bergmann die stelt dat soorten grotere maten bereiken in koelere omgevingen en kleinere maten in warmere omgevingen. Wat echter minder werd begrepen, was hoe deze regels zich verhouden tot ectothermen, organismen die hun interne lichaamstemperatuur niet kunnen reguleren en afhankelijk zijn van hun externe of omgevingsklimaat.

"De regels van Cope en Bergmann worden redelijk goed ondersteund voor endothermen, of warmbloedige soorten, zoals vogels en zoogdieren," zei Troyer. "Echter, onder ectotherme soorten, vooral gewervelde dieren, hebben deze regels vaak gemengde resultaten."

Een uitdaging bij het bestuderen van oude vissen is dat er maar heel weinig fossielen zijn. Om die ontbrekende informatie aan te vullen, combineerden de onderzoekers genomische data van levende vissen met fossiele data.

"Als je naar verschillende groepen in de levensboom kijkt, zul je merken dat er een beperkt aantal groepen is met een goed fossielenbestand, maar de grotere groep zeevissen (bekend als Tetraodontiformes) die de populaire kogelvis omvat, oceaan maanvis en koffervis, is opmerkelijk omdat het een spectaculair paleontologisch record heeft, "zei Arcila. "Dus door die twee velden, genomica en paleontologie te integreren, zijn we in staat om nieuwe resultaten in beeld te brengen die je niet kunt krijgen met slechts één gegevenstype."

De genomische en fossiele gegevens werden vervolgens gecombineerd met gegevens over oceaantemperaturen, die aantoonden dat de geleidelijke afkoeling van het klimaat in de afgelopen 100 miljoen jaar verband houdt met een grotere lichaamsgrootte van tetraodontiforme vissen.

"Op basis van fossiele gegevens laten we zien dat deze vissen heel klein zijn begonnen, maar je kunt zien dat levende soorten veel groter zijn, en die veranderingen houden verband met de afkoelingstemperatuur van de oceaan gedurende deze zeer lange periode," Arcila gezegd.

Hoewel de evolutie van tetraodontiforme vissen lijkt te voldoen aan de hypothesen van Cope en Bergmann, voegen de auteurs een waarschuwing toe dat veel meer factoren een rol kunnen spelen bij de evolutie van de lichaamsgrootte van vissen.

"Het is echt opwindend om ondersteuning te zien voor deze twee biologische regels in Tetraodontiformes, omdat deze trends minder worden bestudeerd bij zeevissen in vergelijking met terrestrische soorten," zei Troyer. "Ongetwijfeld zullen we in de toekomst meer ontdekken over de evolutie van hun lichaamsgrootte."

Het artikel is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences . + Verder verkennen

Lijden vissen aan zuurstofgebrek?