深时背景下，化石和现存珊瑚礁鱼类中浮游生物捕食行为趋同进化的生态学与基因组特征

《Nature Communications》：Ecological and genomic signatures of the convergent evolution of planktivory in fossil and living reef fishes over deep time

　　

摘要

从底栖生境向浮游生境的转变通常伴随着饮食的变化，然而这些变化的基因组基础和宏观进化动态仍知之甚少。刺尾鱼及其近亲（刺尾鱼目，Acanthuriformes）凭借丰富的化石记录、多样的饮食习惯以及紧凑的基因组，为研究这种长期演变提供了理想的模型。我们整合了80种现存物种的基因组数据与32种化石的形态学数据，构建了基于全证据的系统基因组树，并重建了祖先的饮食习惯和地理分布。研究发现，至少存在7次独立的食浮游生物行为的起源事件以及4次这种行为的逆转现象，这些转变主要发生在特提斯洋和印度-太平洋海域。与认为食浮游生物行为是进化死路的观点相反，我们发现食浮游生物物种的逆转率更高，灭绝率更低。时间依赖模型表明，气候和系统发育因素都对食浮游生物谱系的多样化产生了影响。通过使用新组装的染色体级基因组以及另外44个基因组数据，我们应用了考虑表型特征的选择模型，识别出在食浮游生物谱系中受到正向选择的39个基因。其中6个基因的进化速度加快，这与它们的新陈代谢特性和饮食特化有关，同时还表现出密码子水平的平行性或趋同性。我们的研究结果揭示了饮食反复变化的生态学、生物地理学和基因组学基础，并对关于浮游环境中的进化限制的假设提出了挑战。