Пресноводные мидии семейства Unionidae хорошо известны своей сложной жизненной историей, ценные экосистемные функции. Unionidae также относится к наиболее богатым видами семействам двустворчатых моллюсков, пресноводных и других. Орден Unionoida состоит из более чем 840 видов в 6 семействах, но только семейство Unionidae насчитывает около 674 видов и широко распространено в умеренных районах Северной Америки и Евразии, а также тропической Мезоамерики, Африки и Юго-Восточной Азии.
Однако это обильное разнообразие является не столько продуктом видовой радиации в пределах четко определенного таксона, сколько следствием отсутствия успеха в выявлении разветвленной структуры базальных унионистических линий, которая способствовала бы дальнейшему разделению семьи. Кроме того, филогенетические анализы в течение последнего десятилетия регулярно восстанавливали Unionidae как парафилетические, но эти результаты были плохо обоснованы и основаны на недостаточном отборе таксонов и характеров.
Целью работы ученых является проверка монофилии Unionidae путем решения филогенетической позиции проблемного афротропического унионидного рода Coelatura Conrad. Филогенетические исследования Unionidae проводились с момента первой филогенетической Lydeard et al, однако большинство анализов ограничивало выборку ингруппы видами Unionidae. Только два набора молекулярных признаков были применены для проверки взаимоотношений на уровне семьи и группы Юниойды: цитохромоксидаза субъединицы митохондриона.
Филогенетический анализ ядерной рДНК поддерживал унионидную монофилию, но ИСП, проанализированная независимо, регулярно восстанавливала парафилетические Юнионеиды с африканской Coelatura aegyptiaca, расположенной в качестве сестры клада, состоящего из остальных отобранных унионных видов и Margaritiferidae. Когда ученые объединили эти два опубликованных набора молекулярных признаков, проблема Coelatura стала более острой, и топологическая нестабильность, вызванная единственной опубликованной последовательностью ИСП этого вида, оправдывала ее исключение из анализа.
Возникшая в результате этого двусмысленность в положении проблемных таксонов, таких как Coelatura, способствовала разногласиям по семейно-групповым отношениям Unionoida и наблюдениям ученых, что имеющихся на сегодняшний день филогенетических данных недостаточно для вывода каких-либо значимых выводов об эволюции пресноводных мидий.
Учитывая важность точных филогенетических реконструкций для сравнительных экологических исследований и природоохранной биологии, такой информационный вакуум препятствует смягчению глобального сокращения запасов пресноводных мидий. К счастью, как уже говорилось выше, эта конкретная проблема решаема. Ученые полагают, что повторяющаяся проблема унионистического парафилитизма является артефактом недостаточной выборки таксонов и характера, а не фактической эволюционной моделью.
Среди нескольких анализов только ИСП C. aegyptiaca был единственным представителем тропических Юнионьидеев из Африки и Южной Азии. Комбинированные 28S + ИСП + морфологические анализы Graf и Cummings также страдали от недостатка тропических таксонов в дополнение к неполному отбору образцов молекулярного характера. Если Коэлатура была представлена только ИСП, то Псевдодон и Пильсбреконча из тропической Азии имели только 28S. Противоречивым является единственный тропический унинид с полным отбором образцов молекулярного характера в их анализе.
В исследовании ученые попытались определить положение C. aegyptiaca по отношению к другим видам Unionidae, взяв более обширную выборку по афротропическому и индотропическому происхождению и собрав для всех таксонов набор признаков, состоящий как из ядерной, так и мтДНК. Молекулярно-филогенетический анализ объединенного набора данных 28S + ИСП находит надежную поддержку монофилии Юнионьи, а инфра-фамильная топология имеет значение для раннего развития пресноводных мидий.
Выборка таксонов
Виды были выбраны Билером и др. для представления таксонов в семейно-групповой классификации Unionidae. Среди них были также представители четырех других семей пресноводных мидий, а также Неотригонии (группа морских сестер Юниоиды). Митилус эдулис (Pteriomorphia) и Астарте кастанея (Heterodonta) составляют аутгруппу. Биопсии тканей фиксировали либо в >95% этанола, либо в РНКлатере и хранили при температуре 20 C до проведения анализа.
Выборка символов
МтДНК субъединицы цитохромоксидазы и ядерные последовательности рДНК крупной рибосомальной субъединицы были получены с помощью стандартных методов полимеразной цепной реакции и секвенирования цикла. Частичные последовательности ИСП были усилены и упорядочены с помощью грунтовок Folmer et al. LCO1490 и HCO2198 или HCO700dy2, модифицированной версии обратной грунтовки Folmer, разработанной специально для пресноводных мидий. Домен 2 из 28S был усилен и упорядочен с помощью грунтовок D23F и D4RB Park и Ó Foighil.
Филогенетический анализ
Выравнивание последовательностей ядерной рДНК первоначально осуществлялось с помощью кластера, с незначительными ручными корректировками с использованием версии 2.73 мескита. Для оценки влияния автоматического выравнивания последовательности на топологию деревьев были изучены альтернативные варианты выравнивания с использованием MAFFT, MUSCLE и WebPrank. Кодирующая белки мтДНК транслировалась в позиции мескитов, а нуклеотиды выравнивались по гомологичным позициям кодона. Все филогенетические анализы проводились как отдельно, так и в комбинации на обоих разделах данных.
Поиск деревьев проводился с использованием методов максимальной скупщины и максимальной вероятности. Байесовский вывод был применен в качестве дополнительной оценки топологии деревьев и поддержки ветвей. Анализ МП был выполнен с 1000 эвристическими репликами поиска. Пропуски в выравнивании трактовались как отсутствие символов. Деревья результатов эвристического поиска, созданные случайным добавлением последовательности, использовались в качестве стартовых деревьев для второго эвристического поиска для преодоления известной ошибки PAUP, когда случайное добавление последовательности может привести к сохранению неоптимальных топологий.
Для анализа только ИСП и комбинированного анализа поиск ИСП проводился как с третьими кодоновыми переходами, так и без них, взвешенными в ноль. В PAUP была выполнена тысяча репликаций бутстрап (по 10 эвристических поисковых копий), а поддержка филиалов MP также была оценена с использованием индекса распада Бремера при содействии TreeRot. Поиск ML выполнялся с помощью RAxML v7.0.3 для 1000 загрузочных репликаций со всеми разделами отдельных моделей GTR + C + I, определенных с помощью информационного критерия Akaike с помощью jModelTest.
Поиск деревьев проводился как с ИСП в виде одного раздела, так и с каждой позицией кодона в виде отдельного раздела (три раздела). Анализ BI проводился с использованием MrBayes 3.1.2 через портал CIPRES с использованием тех же вариантов разделения на несвязанные модели GTR + C + I (два цикла по восемь цепочек, 24 106 MCMC поколений, сохраняя каждое тысячное дерево и пропуская при этом 80-е). Конвергенция отдельных прогонов была проверена с помощью AWTY и среднего стандартного отклонения частот разделения, о котором сообщил г-н Бэйз (< 70%).
Рекомендации по 70% для "хорошо поддерживаемых" кладов обуви основаны на различных источниках. Таблицы с двумя разделами были сгенерированы в PAUP либо непосредственно из деревьев загрузочных ловушек для MP, либо путем импорта 1000 деревьев загрузочных ловушек, созданных в результате анализа ОД. Деревья в формате PHYLIP из RAxML были преобразованы в формат NEXUS с помощью Mesquite.
