Äldre studier fick rätt: Dykarskalbaggarnas släktskap omvärderas med ny DNA-teknik

DNA-analyser av dykarskalbaggarnas hela arvsmassa kastar nytt ljus över deras släktskap – och visar att äldre forskning baserad på enbart anatomi ibland var mer träffsäker än senare genstudier.

Har du någon gång legat på mage och kikat ner i en damm eller kanske rent av doppat en vattenhåv i sötvatten? Då har du garanterat stött på dem – dykare! Dykarskalbaggar är den artrikaste familjen av vattenlevande skalbaggar. Enbart i Sverige finns drygt 150 olika arter och i världen över 4 500. De är rovdjur i alla slags sötvattensmiljöer på alla kontinenter utom Antarktis och har funnits på jorden ända sedan dinosauriernas tid.

Dykarskalbaggar är en ofta studerad artgrupp och har blivit en så kallad modellorganism inom flera olika forskningsfält. Trots det har forskningen inte kunnat kartlägga hur deras evolutionära släktskap egentligen ser ut. Fram till nu.

En forskargrupp, under ledning av Johannes Bergsten, professor i entomologi vid Naturhistoriska riksmuseet, har kartlagt dykarskalbaggarnas släktträd med hjälp av helgenomsekvensering, det vill säga studier av hela arvsmassan. Resultaten visar på både nya och ”nygamla” släktskap där tidiga forskningsstudier med enbart anatomiska detaljer ibland hade mer rätt än senare genteknik.

- Dagens sekvenseringsteknik av hela arvsmassan har utgjort ett kvantumsprång i vår förmåga att härleda djupa släktskap, och i den här studien lyckas vi förstå nästan alla de äldsta släktskapen från Krita-tiden säger Johannes.

- Men en intressant lärdom är att ibland verkar vi ha blivit lurade av mellanperioden när vi analyserade mindre gendataset.

Ett exempel är våra allra största dykarskalbaggar, bland annat de som populärt kallas gulbandade eller gulbrämade dykare som nog många har sett någon gång när de sprider sig och har landat på någons bil, gräsmatta eller i poolen.

De största dykarna finns i två underfamiljer, Dytiscinae och Cybistrinae. På tidiga tvåtusentalet indikerade flera analyser med mindre gendataset att dessa två grupper inte alls skulle vara närmaste släktingar, trots att många anatomiska karaktärer hos både larver och de vuxna djuren tydde på detta.

-Nu visar våra analyser med hela arvsmassan att visst hade de tidiga systematikerna rätt – de är varandras närmaste släktingar, stödet är robust och otvetydigt i detta fall, säger Johannes.

Studien är ett stort steg mot att helt förstå dykarskalbaggarnas tidiga släktskap och evolution – något som kan ligga till grund för framtida evolutionär forskning om en av våra artrikaste grupper av rovdjur i sötvatten. Och det visar också att modern teknik och gammal kunskap ibland går hand i hand.

Länk till artikeln

Whole genome shotgun phylogenomics resolve the diving beetle tree of life

https://resjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/syen.12685

Om systematisk forskning

Den systematiska forskningen inom biologin försöker rekonstruera ”livets träd” – en metafor över livets utveckling på jorden från dess uppkomst till dagens biologiska mångfald. Eftersom arter utvecklas och ger upphov till nya arter illustreras släktskapen bäst genom förgreningar i ett släktträd över dagens arter.

Dessa släktträd används sedan för att skapa en naturlig klassificering av organismer. Arter i släkten, släkten i familjer, familjer i ordningar osv. Det finns stor nytta i att klassificera organismer efter deras evolutionära släktskap eftersom en sådan klassificering blir prediktiv och kan förutsäga egenskaper.

I början användes framförallt anatomin eller utseendet för att hitta det mest troliga släktträdet inom en grupp arter. När PCR tekniken, med studier av enstaka gener gjorde sitt intåg på nittiotalet framkom ibland helt nya släktskapsförhållanden. Idag har tekniken gått så långt att arters hela arvsmassa med tusentals gener relativt lätt kan sekvenseras och användas för att härleda olika djur- och växtgruppers evolutionära utveckling.

Om studien

Johannes Bergsten, Naturhistoriska riksmuseet, ledde studien tillsammans med Kelly Miller University of New Mexico. Johan Nylander, Naturhistoriska riksmuseet, Alan Lemmon, Florida State University och Oscar Ospina, Moffitt Cancer Center, var samarbetspartners och medförfattare. Johannes och Kelly har tidigare gett ut boken Diving Beetles of the World – Systematics and Biology of the Dytiscidae (2016) Johns Hopkins University Press, Baltimore.

För frågor om studien:

Professor Johannes Bergsten, johannes.bergsten@nrm.se, 08-519 541 92

Bilder:

Johannes Bergsten i fält på Madagaskar. Foto: Arvid de Jong

Bredkantad dykare, Dytiscus latissimus. Foto: Johannes Bergsten

Johannes Bergsten . Foto: Johanna Hannu

Johannes Bergsten vid monter. Foto: Åsa Peterson

Illustration "Dykarskalbaggarnas släktträd" från studien Whole genome shotgun phylogenomics resolve the diving beetle tree of life