整合形态学与分子数据:发现北太平洋两种新的深海甲壳动物——Beksitanais和Mystriocentrus(属于Tanaidacea科)

时间:2026年1月28日
来源:Progress in Retinal and Eye Research

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两新深海甲壳物种Beksitanais seaodditys sp. nov.与Mystriocentrus bieguni sp. nov.分别采自白令海与海奥托斯克海,形态与分子数据(COI和18S)存在矛盾,揭示传统分类特征(如触角棒状刚毛与螯手背褶)的进化不稳定性,支持整合分类学在深海甲壳类研究中的应用。

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Jakiel Aleksandra | Błażewicz Magdalena
波兰罗兹大学,生物与环境保护学院,无脊椎动物学与水生生物学系,Banacha 12/16,罗兹 90-237

摘要

本文描述了两种新的深海伪塔纳虫科(Pseudotanaidae)物种,发现于北太平洋:一种名为Beksitanais seaodditys的新物种来自白令海,另一种名为Mystriocentrus bieguni的新物种来自鄂霍次克海。这些物种是在AleutBio和SokhoBio科考活动中采集到的。通过形态学观察结合COI和18S基因序列数据,发现不同数据集之间存在一致性和矛盾之处。新物种的发现扩展了目前已知的Beksitanais和Mystriocentrus的多样性,并表明一些先前被认为具有诊断意义的特征(如大颚须触须上的粗棒状刚毛和螯肢上的掌状褶皱)在进化上并无实际意义。Mystriocentrus bieguni缺乏触须第四节上的粗刚毛,而Beksitanais seaodditys则具有掌状褶皱,这可能表明这些特征是同源演化的结果。系统发育分析揭示了伪塔纳虫科内部的形态学与分子生物学复杂性,为该科深海物种的界定和进化关系提供了新的见解。这些发现强调了整合分类学在深入理解深海生物多样性方面的价值。

引言

最近的深海探索不断揭示出大量此前未被记录的生物多样性,突显了在广阔且大部分未受研究的海洋环境中进行分类学研究的重要意义(Rogers和Ramirez-Llodra,2024)。这些发现不仅有助于理解地球的生物遗产,还有助于阐明极端海洋生态系统的进化与生态动态。尽管过去几十年取得了显著进展,但包括白令海和鄂霍次克海在内的北太平洋深海区域仍是全球探索最少的海域之一。因此,记录这些地区的动物多样性对于完善深海生物地理学以及深入了解此前采样不足的深渊栖息地的进化模式至关重要。
在底栖甲壳动物中,腹肢亚门(Peracarida)包含11个目,其中许多目的系统发育关系仍难以确定,因为形态学数据与分子数据之间存在差异(Havermans等人,2010;Cerca等人,2019)。伪塔纳虫科(Pseudotanaidae)也不例外。Board和Sieg(1976)将该科视为一个分类学上尚未完全明确的独特类群。本研究旨在增进对伪塔纳虫科系统发育关系的理解。
伪塔纳虫科(Sieg,1976)属于Paratanaoidea超科(Lang,1949),是一类形态上较为一致的腹肢亚门甲壳动物,其特征包括紧凑的身体结构和不成比例增大的螯肢。该科的育儿袋由一对卵盖组成,这一特征在该类群中具有明显的趋同性(Lang,1949;Sieg,1977)。其他诊断性特征包括三节组成的触角和明显缩短的第1-3节胸肢,这使得伪塔纳虫科与其他Paratanaoidea科成员区分开来(Bird & Holdich,1989a;Larsen & Wilson,2002)。伪塔纳虫科具有广泛的生态和深度分布范围,从浅海沿岸系统到深渊均有发现,它们生活在多种多样的环境中,如泥火山、冷泉、寒冷和热带珊瑚礁以及深渊平原(Bird,1999;Błażewicz和Bamber,2011;Jakiel等人,2015;Larsen,2012)。尽管该科是Paratanaoidea中物种数量第三多的科(WoRMS,2024),但其真实多样性,尤其是在深海中的多样性,仍需进一步研究。
在伪塔纳虫科中,MystriocentrusBeksitanais两个属因其独特的形态特征和有限的已描述物种数量而受到特别关注。Mystriocentrus属的起源可以追溯到Bird & Holdich(1989)对北大西洋1378–4632米深度区域发现的M. serratus种。该物种具有独特的特征组合,包括锯齿状的螯肢、触角第三节上的粗刚毛以及特化的大颚须,因此被划分为一个新属。后来在北大西洋(913–2540米深度)发现了第二个物种M. biho(Jakiel、Stępień和Błażewicz,2018),它与M. serratus的主要区别在于第2-3节胸肢的比例和宽度以及第2-6节胸肢上刚毛的数量和排列方式。第三个物种M. hollandae(Jakiel、Palero和Błażewicz,2020)发现于北太平洋千岛-堪察加海沟的深渊区域(4859–5397米)。它与其同属物种具有相似的螯肢和触角结构,并具有特定的大颚须特征:末端节大部分融合、缺乏味觉突起以及触须第四节上的粗棒状刚毛。
Beksitanais属的建立稍晚,B. apocalyptica(Jakiel等人,2019)发现于中太平洋的克拉里昂-克利珀顿断裂带(4365–4510米)。Beksitanais与Mystriocentrus的主要形态区别在于粗棒状刚毛的位置:Beksitanais的刚毛位于触角上,而Mystriocentrus的刚毛位于触角和大颚须触须上。Błażewicz等人(2021a)描述了来自南极水域的B. vanhoeffeni种,并将Pseudotanais abyssi(Vanhöffen,1914)归入Beksitanais属。这两个物种均基于大颚须的形态特征被归入Beksitanais属,其特征包括末端节大部分融合、存在味觉突起、触须第四节上无粗刚毛以及螯肢上无掌状褶皱。
这一分类学史的回顾还表明,这两个属在分子数据集中的代表性仍然不足。目前只有Mystriocentrus hollandae(COI,18S)和Beksitanais apocalyptica(COI)的分子数据可用,这严重限制了系统发育推断和更广泛的比较分析。因此,属级别的分类仍主要依赖于少数物种的形态学特征。结果,这两个属的单系性尚未得到正式验证,其真正的分类边界仍不确定。
本研究的目标有三点:(1)描述属于Mystriocentrus和Beksitanais的两个新深海物种的形态特征;(2)利用现有的COI和18S基因序列数据,通过最大似然法和形态网络分析评估它们的系统发育位置;(3)根据任何发现的形态学或分子学差异重新评估Mystriocentrus和Beksitanais的属级分类。

材料与方法

标本是通过底栖拖网(EBS,Brandt和Barthel,1995;Brenke,2005)在两次深海科考活动中采集的。在白令海,标本是在RV Sonne科考(SO 293)期间,在2–6号站点(3656米深度)采集的,这是AleutBio(阿留申海沟生物多样性研究,Brandt,2022)项目的一部分。在鄂霍次克海,标本是在2015年的SokhoBio(鄂霍次克海生物多样性研究,Malyutina等人,2015)科考期间,在2–7、2–8、7–3号站点采集的。

分子结果

根据初步的形态学鉴定,41个标本被归入伪塔纳虫科(Pseudotanaidae)和Mystriocentrus属。这些标本来自AleutBio(白令海)和SokhoBio(鄂霍次克海)科考期间采集的深海站点,采样深度在3206至3656米之间。所有个体均被选用于DNA提取。用于系统发育分析的分子数据包括之前已生成并发表的COI和18S rRNA序列。

讨论

本研究描述了两种新的深海物种,属于BeksitanaisMystriocentrus属,它们来自北太平洋的白令海和鄂霍次克海。这些标本来自涵盖鄂霍次克海、千岛-堪察加海沟及其相邻深渊平原、白令海和阿留申海沟的广泛调查区域。这些区域拥有高度多样的深海生物群落。

结论

本文描述的两个新物种扩展了BeksitanaisMystriocentrus的多样性,并表明一些传统上用于伪塔纳虫科属级分类的特征并不稳定。大颚须触须上的粗棒状刚毛和螯肢上的掌状褶皱是同源演化的结果,不能作为可靠的属级共有衍征。分子结果与形态学观察存在部分矛盾,表明Mystriocentrus可能不是单系的。这些发现表明这些属的分类需要进一步验证。
未引用参考文献
Błażewicz等人,2021b;Jakiel和Błażewicz(即将发表);Larsen,2005。
CRediT作者贡献声明
Jakiel Aleksandra: 负责撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、资金获取、数据分析、数据管理及概念构建。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们衷心感谢Angelika Brandt教授和AleutBio团队提供伪塔纳虫科相关材料,并对深海研究做出了杰出贡献。
这是AleutBio项目的第38篇出版物。

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