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May 19, 2023

열대 해양 기초 종의 해양 이동으로 인한 예측을 뛰어 넘는 장거리 유전자 흐름

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9112(2023) 이 기사 인용

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열대 가장자리를 가로질러 수동적으로 분산된 유기체의 이동은 아직 잘 알려져 있지 않습니다. 해양 운송 잠재력에 대한 가설에는 대규모 경험적 데이터를 사용한 테스트가 부족합니다. 이러한 격차를 해결하기 위해 우리는 열대 대서양 전체에 걸쳐 독특한 해초 종인 Halodule wrightii를 사용했습니다. 우리는 대규모 생물지리학적 범위에 걸쳐 추정된 유전적 분화가 시뮬레이션된 해양 수송에 의해 예측될 수 있다는 가설을 테스트했습니다. 대체 가설은 분산이 초식동물에 의한 이동과 같은 해류와 무관하다고 가정합니다. 우리는 H. wrightii의 분포에 따른 경험적 유전적 추정치와 모델화된 분산 예측을 비교했습니다. 우리는 대서양 아프리카, 멕시코만, 카리브해, 브라질에 분포된 19개 개체군에서 8개의 미세위성 유전자좌를 유전자형 분석하고 고해상도 해류를 이용한 생물물리학적 모델을 개발했습니다. 유전 데이터에 따르면 (1) 멕시코만과 다른 두 지역, 즉 (2) 카리브해-브라질과 (3) 대서양 아프리카 사이에 낮은 유전자 흐름과 가장 높은 분화가 나타났습니다. 이 둘은 바다로 분리되었음에도 불구하고 유전적으로 더 유사했습니다. 생물물리학적 모델은 인구 집단 간의 수동적 분산 가능성이 낮거나 전혀 없음을 나타냈으며 경험적 유전 데이터와 일치하지 않았습니다. 결과는 초식 동물과 같은 활성 분산 벡터의 역할에 대한 대립 가설을 뒷받침합니다.

수동적으로 운반된 번식체를 통한 해양 유기체의 장거리 분산은 종종 해류에 의해 매개되는 것으로 가정되는데, 이 가설은 주요 생태학적, 진화적 의미에도 불구하고 많은 경험적 테스트가 부족합니다1,2. 수동 분산 장치의 이동 및 결과를 경험적으로 추적하는 것과 관련된 문제로 인해 대부분의 해양 생물 다양성에 걸쳐 인구 연결성에 대한 지식이 좁아졌습니다. 실제로 대부분의 해양 종, 특히 서식지 형성 종(대조류, 산호 또는 해초)은 수동적으로 분산된 번식체4,5를 통해 이동합니다. 따라서 이러한 종은 이러한 분산 단계6의 수송에 의해 수동적으로 연결된 메타개체군을 형성할 것으로 예상되지만, 그러한 수송을 중재하는 과정은 잘 알려져 있지 않습니다. 해초를 포함한 많은 해양 종은 지리적 분포 범위가 넓으며, 이는 예측된 분산 능력이나 범위 전체에 걸쳐 규칙적인 장거리 분산을 유지하는 능력과 대조됩니다7,8. 분산 단계의 생물학적 특징, 다양한 비생물적, 역사적, 생물학적 요인과의 상호 작용은 종의 범위 제한과 개체군 간의 유전자 흐름을 결정하며9 이는 종의 분포와 지속성에 큰 영향을 미칩니다10.

해초 개체군 연결성에 초점을 맞춘 대규모 연구가 개발되었지만11,12,13 열대 대서양 지역의 장거리 해양 분산을 다룬 연구는 없습니다14. 이 넓은 지리적 지역을 따라 해초 개체군은 광대한 해양 거리(예: 동서 대서양을 구분하는 수천 킬로미터), 적합한 서식지 부족(예: 아마존 또는 콩고 강 근처의 담수 배출)과 같은 생물지리학적 장벽으로 인해 고립될 수 있습니다. , 또는 주요 해양 해류(예: 카리브해 해류 및 남적도 해류15,16). 주요 가설은 해양 조류가 유전자 흐름의 장벽이자 촉진제 역할을 하면서 수동적으로 분산된 단계의 대부분의 연결성을 결정한다고 예측합니다. 해초 다양성이 풍부한 열대 대서양 지역은 해초의 유전적 다양성, 분산 및 연결성에 초점을 맞춘 지역 규모의 평가만 실시하고 있습니다16,17,18. 네 가지 해초 속(Thalassia, Syringodium, Halophila 및 Halodule)이 열대 대서양을 지배하는 것으로 알려져 있으며 단일 종 또는 혼합 종으로 발생합니다19. 그러나 Halodule wrightii만이 동부 및 서부 열대 대서양 해안에 분포되어 범대서양 공간 규모에 걸친 범위 전체 연결 연구를 위한 최적의 모델 역할을 합니다.