Patronen van fenotypische gelijkenissen in de haplochromine cichliden van de Victoriameer-regio: een eco-morfologische en genetische aanpak

Soorten die sterk op elkaar gelijken zijn niet altijd nauw verwant. Er zijn talloze voorbeelden van soorten die onafhankelijk van elkaar evolueerden en vergelijkbare morfologische structuren vertonen: de vinnen van dolfijnen en haaien, de vleugels van vleermuizen, vogels en insecten, en de sterk gelijkende ogen van mensen en inktvissen. Hoewel structuren er hetzelfde uitzien, kunnen de mechanismen van hoe ze ontwikkelden sterk verschillen.

In het Albert-, Edward-, Kivu-, en Victoriameer komen samen ~700 soorten cichliden voor. Deze baarsachtige vissen zijn enorm snel geëvolueerd. Een soort komt slechts in één van deze meren voor, maar vele soorten gelijken sterk op elkaar, zowel binnen een meer als tussen meren. Hoe deze soorten verwant zijn blijft echter grotendeels ongeweten. De snelle soortenvorming en de vele gelijkenissen maken deze cichliden tot een perfect systeem om te onderzoeken hoe verschillende vormen evolueren. Zijn gelijkaardige soorten nauw met elkaar verwant of zijn dezelfde aanpassingen onafhankelijk van elkaar ontwikkeld, en hoe komen deze aanpassingen tot stand?

In tegenstelling tot de andere drie meren, waren de cichliden van het Edwardmeer grotendeels ongekend gebleven. Hierdoor was een uitgebreide revisie van de soorten van dit meer noodzakelijk. We hebben 52 soorten van het Edwardmeer afgelijnd van elkaar, waaronder 19 nieuwe soorten wetenschappelijk beschreven. Deze soorten vertonen een grote variatie, inclusief visetende soorten met een grote muil en scherpe tanden, sardien-achtige filtervoeders met een langgerekt lichaam, soorten met ronde koppen die algen van rotsen schrapen, en slaketende soorten met zeer stevige tanden waarmee ze schelpen kraken. Gelijkaardige soorten komen in elk van de vier meren voor.

Met de kennis van de soorten van de verschillende meren konden we vervolgens hun verwantschappen onderzoeken en ontrafelen hoe gelijkenissen tot stand zijn gekomen. Hiervoor werd het uiterlijk onderzocht en het volledige DNA uitgelezen van 128 soorten uit alle vier de meren. Het DNA van de onderzochte soorten van alle meren toont aan dat deze tot drie soortenzwermen behoren, dit zijn groepen van soorten die onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd. De eerste zwerm omvat alle soorten van het Albertmeer, de tweede deze van het Victoriameer, en de soorten van het Kivu- en Edwardmeer behoren tot een derde soortenzwerm. Ondanks dat ze onafhankelijk van elkaar zijn geëvolueerd, tonen we een sterk signaal van de onafhankelijke evolutie van vergelijkbare fenotypes aan tussen de verschillende soortenzwermen met talloze voorbeelden van soorten die zeer sterke gelijkenissen vertonen in hun uiterlijk, dieet, en gedrag.

Verschillende regio's in het DNA (genen) werden gevonden die bijdragen aan deze sterke gelijkenissen. Deze genen werden teruggevonden in soorten van verschillende soortenzwermen en tonen aan dat veel van de gevonden sterke gelijkenissen zijn geëvolueerd doordat ze dezelfde genen bezitten. De meeste van deze genen hebben ze overgeërfd van de gemeenschappelijke voorouder van alle soortenzwermen, terwijl ze enkele anderen hebben overgenomen van ver verwante soorten door hybridisatie (het kruisen tussen verschillende soorten). Doordat deze cichliden nuttige genen behouden of overnemen van ver verwante soorten kunnen soorten over slechts enkele generaties veel van hun uiterlijke kenmerken sterk veranderen. We tonen aan dat vele genen op een vergelijkbare complexe manier bijdragen aan de evolutie van een grote diversiteit aan uiterlijke kenmerken, en dat in vele soorten die onafhankelijk van elkaar evolueerden.