パタゴニアのLiolaemus fitzingerii種群におけるトカゲの最近の急速な放射の系統学的証拠

Phylogenomic evidence for a recent and rapid radiation of lizards in the Patagonian Liolaemus fitzingerii species group.

• Jared A Grummer
• Mariana M Morando
• Luciano J Avila
• Jack W Sites
• Adam D Leaché

抄録

急速な進化の放射は、発散イベントがほぼ同時期に発生し、初期の種間で遺伝子の流れが大きくなり、系統的に「ブッシュ」となってしまうため、解決するのが困難である。ゲノム全体の配列座からなる大規模なデータセットは、これらの困難な系統樹の問題を解決するのに役立つ可能性がある。適切なテストケースは、アルゼンチンのパタゴニアに広く分布する12種を含むトカゲのLiolaemus fitzingerii種グループである。このグループの種は複雑な進化の歴史を持っており、そのために高い形態学的変異と不安定な分類学につながっている。このグループの種間の系統的関係を推測するために、580の核内遺伝子座の28のイングループ個体のシーケンスキャプチャデータセットを、マイトゲノムデータセットと一緒に作成した。種の間の関係は、核データでは弱く支持されていたが、約260万年前と推定されたことから、急速な進化,雑種化,不完全な系統分類,非情報的なデータ,あるいはそれらの組み合わせのいずれかを示していると考えられる。その結果、L. melanopsとL. martoriiの間で交配の可能性があることを示すミト核不一致のシグナルを推測し、系統ネットワーク解析により種間での5つの網目化イベントを支持することができた。核内遺伝子座を段階的に解析しても、関係性や交雑の疑われるパターンについての追加的な知見は得られなかった。L. camarones, L. fitzingerii, L. xanthoviridisからなる1つのクラッドのみがすべての解析で確認された。ゲノムデータは分子系統学者に困難な系統的問題を解決する新たな機会を提供しているが、パタゴニアのリオラエマスの系統的解決の欠如は生物学的に意味があり、最近の急速な進化の放射を示唆している。Liolaemus fitzingeriiグループの系統関係は、分岐する系統ではなく、網目状のネットワークとしてモデル化するのが最適かもしれない。

Rapid evolutionary radiations are difficult to resolve because divergence events are nearly synchronous and gene flow among nascent species can be high, resulting in a phylogenetic "bush". Large datasets composed of sequence loci from across the genome can potentially help resolve some of these difficult phylogenetic problems. A suitable test case is the Liolaemus fitzingerii species group of lizards, which includes twelve species that are broadly distributed in Argentinean Patagonia. The species in the group have had a complex evolutionary history that has led to high morphological variation and unstable taxonomy. We generated a sequence capture dataset for 28 ingroup individuals of 580 nuclear loci, alongside a mitogenomic dataset, to infer phylogenetic relationships among species in this group. Relationships among species were generally weakly supported with the nuclear data, and along with an inferred age of ∼2.6 million years old, indicate either rapid evolution, hybridization, incomplete lineage sorting, non-informative data, or a combination thereof. We inferred a signal of mito-nuclear discordance, indicating potential hybridization between L. melanops and L. martorii, and phylogenetic network analyses provided support for 5 reticulation events among species. Phasing the nuclear loci did not provide additional insight into relationships or suspected patterns of hybridization. Only one clade, composed of L. camarones, L. fitzingerii, and L. xanthoviridis was recovered across all analyses. Genomic datasets provide molecular systematists with new opportunities to resolve difficult phylogenetic problems, yet the lack of phylogenetic resolution in Patagonian Liolaemus is biologically meaningful and indicative of a recent and rapid evolutionary radiation. The phylogenetic relationships of the Liolaemus fitzingerii group may be best modeled as a reticulated network instead of a bifurcating phylogeny.

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