새로운 발견은 구조적으로 조용한 지역의 생물 다양성 핫스팟을 설명할 수 있 습니다.

새로운 발견은 구조적으로 조용한 지역의 생물 다양성 핫스팟을 설명할 수 있습니다.

전 세계의 종 진화 테이프를 되감아 수억 년 동안 현재까지 재생할 수 있다면 지각 변동 지역 주변에 생물 다양성이 모여 있는 것을 볼 수 있을 것입니다. 히말라야 산맥과 안데스 산맥과 같은 지각 활동이 활발한 지역은 시간이 지남에 따라 종을 나누고 다양화하는 역할을 하는 변화하는 풍경으로 인해 동식물이 특히 풍부합니다.

그러나 생물다양성은 지각 구조가 수천 년 동안 땅을 뒤흔들지 않은 지질학적으로 더 조용한 일부 지역에서도 번성할 수 있습니다. 애팔래치아 산맥이 대표적인 예입니다. 이 범위는 수억 년 동안 많은 지각 활동을 보지 못했지만 이 지역은 담수 생물 다양성의 주목할만한 핫스팟입니다.

이제 MIT 연구는 구조적으로 비활성 지역에서 종의 다양성을 형성할 수 있는 지질학적 과정을 식별합니다. 에 나오는 논문에서 과학연구원들은 강의 침식이 이러한 오래되고 조용한 환경에서 생물 다양성의 동인이 될 수 있다고 보고합니다.

그들은 남부 애팔래치아 산맥, 특히 매우 다양한 민물 고기로 유명한 지역인 테네시 강 유역에서 자신들의 사례를 만듭니다. 팀은 강이 지역의 다양한 암석 유형을 통해 침식됨에 따라 변화하는 지형이 초록지느러미 다터로 알려진 물고기 종을 강 네트워크의 다른 지류로 밀어 넣었다는 사실을 발견했습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 분리된 개체군은 고유한 혈통으로 발전했습니다.

팀은 침식이 그린핀 다터를 다양화하게 만들었을 가능성이 있다고 추측합니다. 분리된 개체군은 초록지느러미 시어의 특징적인 지느러미가 녹색을 띠는 등 외형적으로 유사해 보이지만 유전적 구성은 상당히 다릅니다. 현재 분리된 개체군은 단일 종으로 분류됩니다.

“이 침식 과정에 더 많은 시간을 주면 이 분리된 혈통이 다른 종이 될 것이라고 생각합니다. EAPS).

초록지느러미 시어는 강 침식의 결과로 다양화되는 유일한 종이 아닐 수 있습니다. 연구원들은 침식으로 인해 분지 전체와 전 세계의 다른 지각 구조 비활성 지역에서 다른 많은 종들이 다양화되었을 수 있다고 의심합니다.

“생물 다양성에 기여하는 지질학적 요인을 이해할 수 있다면 생물 다양성을 보존하는 일을 더 잘할 수 있습니다.” MIT의 지구, 대기 및 행성 과학 교수인 Taylor Perron은 말합니다.

이 연구의 공동 저자에는 예일 대학교, 콜로라도 주립 대학교, 테네시 대학교, 매사추세츠 대학교 애머스트, 테네시 밸리 당국(TVA)의 협력자들이 포함되어 있습니다. Stokes는 현재 플로리다 주립 대학의 조교수입니다.

나무에서 물고기

새로운 연구는 MIT에서 그녀와 Perron이 지형학(풍경이 어떻게 진화하는지에 대한 연구)과 생물학 사이의 연결을 탐구하던 Stokes의 박사 과정에서 성장했습니다. 그들은 북미 민물고기의 혈통을 연구하는 Thomas Near의 연구를 Yale에서 우연히 발견했습니다. Near는 북미의 여러 지역에 걸쳐 민물고기에서 수집한 DNA 시퀀스 데이터를 사용하여 특정 종의 진화 및 분기 방식과 시기를 보여줍니다.

Near는 팀에 흥미로운 관찰 결과를 가져왔습니다. 초록지느러미 시어의 서식지 분포 지도는 이 물고기가 테네시 강 유역에서 발견되었지만 남쪽 절반에서만 발견되었음을 보여줍니다. 게다가 Near는 미토콘드리아 DNA 염기서열 데이터를 가지고 있었는데, 물고기 개체군이 발견된 지류에 따라 유전적 구성이 다른 것으로 나타났습니다.

이 패턴의 이유를 조사하기 위해 Stokes는 TVA 동료의 도움을 받아 현장에서뿐만 아니라 Yale에서 Near의 광범위한 컬렉션에서 그린핀 다터 조직 샘플을 수집했습니다. 그런 다음 그녀는 전체 게놈에서 DNA 시퀀스를 분석하고 각 개별 물고기의 유전자를 데이터 세트의 다른 모든 물고기와 비교했습니다. 그런 다음 팀은 어류 간의 유전적 유사성을 기반으로 그린핀 다터의 계통수를 만들었습니다.

이 나무에서 그들은 지류 내의 물고기가 다른 지류의 물고기보다 서로 더 관련이 있다는 것을 관찰했습니다. 게다가 인접한 지류에 있는 물고기는 더 먼 지류에 사는 물고기보다 서로 더 비슷했습니다.

“우리의 질문은 시간이 지남에 따라 이 단일 종을 취하여 유전적으로 구별되는 다른 그룹으로 쪼개는 지질학적 메커니즘이 있을 수 있었는가였습니다.” 페론은 말합니다.

변화하는 풍경

스톡스와 페론은 초록지느러미 시어터 서식지와 이들이 발견되는 암석 유형 사이의 “밀접한 상관관계”를 관찰하기 시작했습니다. 특히 테네시 강 유역의 남쪽 절반은 변성암으로 이루어져 있고 북쪽 절반은 물고기가 발견되지 않는 퇴적암으로 이루어져 있다.

그들은 또한 변성암을 통과하는 강이 더 가파르고 더 좁아서 일반적으로 더 많은 난기류를 생성한다는 사실을 관찰했습니다. 팀은 다음과 같이 궁금해했습니다. 시간이 지남에 따라 강이 땅으로 침식됨에 따라 초록지느러미 다터 서식지의 분포가 암석 유형의 변화하는 지형에 의해 형성되었을 수 있습니까?

이 아이디어를 확인하기 위해 연구원들은 강이 다양한 암석 유형을 침식함에 따라 풍경이 어떻게 진화하는지 시뮬레이션하는 모델을 개발했습니다. 그들은 오늘날 Tennessee River Basin의 암석 유형에 대한 모델 정보를 입력한 다음 시뮬레이션을 다시 실행하여 더 많은 변성암이 노출되었을 때 동일한 지역이 수백만 년 전에 어떻게 생겼는지 확인했습니다.

그런 다음 모델을 실행하고 시간이 지남에 따라 변성암의 노출이 어떻게 줄어드는지 관찰했습니다. 그들은 지류 사이의 연결이 비변성암으로 교차하는 지점과 시기를 특별히 기록하여 물고기가 지류 사이를 통과하는 것을 차단했습니다. 그들은 이러한 차단 이벤트의 간단한 타임라인을 작성하고 이를 다양한 그린핀 다터의 계통발생수와 비교했습니다. 두 물고기는 놀랍도록 비슷했습니다. 물고기는 각각의 지류가 다른 지류와 분리되었을 때와 같은 순서로 별도의 혈통을 형성하는 것처럼 보였습니다.

“다른 암석층을 통한 침식이 다른 초록지느러미 다터 개체군 사이에 고립을 야기하고 혈통이 다양화하게 만들었다는 것이 그럴듯하다는 것을 의미합니다.”라고 Stokes는 말합니다.

이 연구는 부분적으로 Terra Catalyst Fund와 미국 국립 과학 재단의 AgeS Geochronology 프로그램과 대학원 연구 친교 프로그램을 통해 지원되었습니다. MIT에서 Stokes는 Martin Fellowship for Sustainability와 Hugh Hampton Young Fellowship을 통해 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230525141356.htm