Il comune pesce rosso, i piccoli pesciolini, il tetra preferito dagli acquari, la famosa Anguilla Elettrica, l'enorme pesce gatto gigante del Mekong che pesa quasi 700 libbre, il piranha che digrigna i denti, il ben studiato pesce zebra:tutti questi pesci hanno qualcosa in comune. Oltre a possedere speciali strutture ossee che trasmettono onde sonore dalla vescica natatoria all'orecchio interno che conferiscono loro capacità uditive pari o addirittura superiori a quelle degli umani, sono membri di Ostariophysi, un superordine di pesci ossei di cui più di 10, 300 specie in 1, 100 generi e 70 famiglie.

Ma mentre molte di queste specie sono ben note, le relazioni di ordine superiore tra loro mettono in difficoltà gli ittiologi fino ad oggi.

"Non c'è consenso sulle relazioni evolutive tra questi principali lignaggi ostariofisani, e diversi studi hanno recuperato quasi ogni possibile arrangiamento di rapporti tra i Gimnotiformi [anguilla elettrica e pesci coltello], Siluriformes [pesci gatto], ei due sottordini di Characiformes [carpe e pesciolini]; insieme i tre ordini sono chiamati Characiphysi." — Chakrabarty et al, 2017

In un articolo pubblicato a stampa in Biologia sistematica oggi, ricercatori, tra cui alcuni dei più grandi nomi dell'ittiologia della LSU e università e musei negli Stati Uniti e in Messico, hanno utilizzato regioni altamente conservate di genomi animali, chiamati elementi ultraconservati (UCE), per compilare una delle filogenesi dei pesci più ricche di dati fino ad oggi. Gli autori dello studio, compresi i docenti della LSU Prosanta Chakrabarty e Brant Faircloth, voleva scoprire come un gruppo di pesci che include di tutto, dai piranha ai pesci gatto, che in genere non si assomigliano per niente, potrebbero essere così diversi e tuttavia strettamente correlati.

Questi ricercatori volevano anche indagare se alcuni pesci Ostariophysi potessero sembrare simili e tuttavia essere evolutivamente più distanti di quanto si pensasse in precedenza. Hanno usato centinaia di UCE (elementi genetici) alla volta per ricostruire un albero della vita per questi pesci. L'Albero della Vita per questi pesci come lo conoscevamo in precedenza si basava principalmente sulla morfologia (caratteristiche come strutture scheletriche e caratteristiche del sistema nervoso), o solo alcuni geni.

"Gli UCE sono stati scoperti poco dopo il progetto del genoma umano; sono strane regioni del genoma, o l'intero nostro DNA, che rimangono relativamente conservati per lunghi periodi di tempo, che li rende facili da trovare e ottenere a centinaia, " disse Prosanta Chakrabarty, il primo autore dello studio e curatore dei pesci presso il Museo di Scienze Naturali della LSU. "Non comprendiamo appieno la loro funzione o scopo, ma le persone dell'UCLA e della LSU, tra gli altri posti, stavano iniziando a utilizzare gli UCE per comprendere meglio le relazioni profonde nelle parti più difficili da gestire dell'Albero della Vita".

Utilizzando tecnologie di sequenziamento del DNA di nuova generazione, i ricercatori della LSU e oltre si sono messi al lavoro per ridisegnare l'Albero della Vita per i principali lignaggi degli ostariofisani. Il loro ultimo articolo in Biologia sistematica stabilisce alcune relazioni sorprendenti per i Characiformes, un ordine di pesci con pinne raggiate tra cui tetra e piranha che è uno dei gruppi più controversi nella sistematica dei pesci. Chakrabarty e colleghi hanno scoperto che, nonostante alcune morfologie simili, i pesci nei due sottordini dei Characiformes Citharinoidei e Characoidei sono più strettamente imparentati con altri cladi ostariofisani che tra loro.

"Le principali relazioni di questi due gruppi, i caracidi e i citharinoidi, non li mostrava come i parenti più stretti l'uno dell'altro, " disse Chakrabarty. "Questi sono pesci argentati a trentadue denti, e abbiamo scoperto che i caracidi (compresi i tetra) sono più strettamente imparentati con i pesci gatto che con i citharinoidi. Concludiamo che i Characiformes sono parafiletici, o che hanno più di una singola origine. Ti aspetteresti che i piranha e i pesci tigre africani siano strettamente imparentati solo guardandoli, ma le caratteristiche che in precedenza si pensava li unissero in realtà erano nate dalla convergenza piuttosto che da un'ascendenza condivisa."

Chiarire come le specie sull'albero Ostariophysi sono correlate tra loro può aiutare i ricercatori a capire meglio come questo gruppo, che contiene più specie di uccelli o mammiferi e include animali che comunicano con l'elettricità, suono e feromoni, ha avuto tanto successo. L'uso della conoscenza delle relazioni all'interno di questo gruppo di pesci che si è evoluto nell'antico super continente Gondwana può anche aiutarci a capire meglio come l'India, Madagascar, Australia, Antartide, L'Africa e il Sud America erano una volta parte di un'unica massa continentale che si è spezzata. Le relazioni tra le specie possono dirci molto sulla geografia antica e su altre condizioni ambientali.

"Questo è stato forse il documento più impegnativo su cui abbia mai lavorato, " Ha detto Chakrabarty. "Sono stati più di quattro anni di lavoro con molti collaboratori. Gli Ostariophysi sono un gruppo di pesci particolarmente problematico da comprendere non solo per le loro dimensioni e la loro estensione in tutti i continenti, ma perché si sono evoluti più di 100 milioni di anni fa - e apparentemente, secondo il nostro lavoro e il lavoro degli altri, le origini dei grandi gruppi avvennero molto rapidamente. La nostra speranza era che gli UCE sarebbero stati in grado di separare le relazioni di ciascuno dei principali lignaggi".

Uno degli aspetti più difficili del progetto di ricerca è stata l'analisi dell'enorme quantità di dati di sequenziamento raccolti da campioni di pesce che rappresentano oltre 30 specie raccolte da tutto il mondo dall'American Museum of Natural History e dal laboratorio di Chakrabarty presso il LSU Museum of Natural Science. Ma il duro lavoro ha i suoi frutti. Questa settimana, Chakrabarty e il nuovo Ostariophysi Tree of Life hanno realizzato la copertina di Biologia sistematica , con la copertina sviluppata dal ricercatore di uccelli del Museo LSU Subir Shakya, anche un talentuoso illustratore scientifico e artista.