رده‌بندی فیلوژنتیکی همتافت‌گونه جغد انباری (Tyto alba Scopoli, 1769) با استفاده از ژن میتوکندریایی (16S rRNA): ارزیابی آرایه‌شناختی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

همتافت‌گونه جغد انباری (Tyto alba) گونه‌ای جهان‌گستر است و تغییرات ریختی قابل توجهی را نشان می‌دهد. این تغییرات زیاد ریختی و جغرافیایی سبب شده است که گونه جغد انباری دارای زیرگونه‌های متعددی در سرتاسر جهان باشد. با وجود این، هنوز مطالعات گسترده‌ای در مورد این گونه انجام نشده است. در این مطالعه، تعیین توالی ژن میتوکندریایی غیر کُدینه (16S rRNA) به طول 569 نوکلئوتید برای 40 نمونه از جغد انباری از سراسر جهان انجام شد. این احتمال که زیرگونه‌های جغد انباری دنیای جدید از زیرگونه‌های آن در دنیای قدیم متمایز شده باشند بررسی شد. اطلاعات حاصل از تحلیل درخت‌های میانبُرترین (Maximum Parsimony)، محتمل‌ترین (Maximum Likelihood) و بیزین (Baysian) نشان‌دهنده وجود دو تبار مجزای دنیای قدیم با نام T. alba و دنیای جدید با نام
T. furcata است. میزان تنوع ژنتیکی بین تبارهای دنیای قدیم و دنیای جدید، 8/3 درصد است. با توجه به نتایج به دست آمده، این احتمال وجود دارد که زیرگونه‌های دنیای جدید و قدیم از نظر ژنتیکی جدا بوده و فاقد تبادل ژنتیکی باشند که مبتنی بر حضور دو گونه جغرافیایی جدا در این همتافت‌گونه با زیرگونه‌های متعدد است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Phylogenetic systematics of Barn Owl (Tyto alba (Scopoli, 1769)) complex inferred from mitochondrial rDNA (16S rRNA) taxonomic implication

نویسندگان [English]

  • Mansour Aliabadian
  • Niloufar Alaee Kakhky
  • Jamshid Darvish
Department of Biology, Faculty of Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

The Barn owl, Tyto alba (Scopoli, 1769), occurs worldwide and shows a considerable amount of morphological and geographical variations, leading to the recognition of many subspecies throughout the world. Yet, no comprehensive study has not been done on this species. Data from mitochondrial gene (16S Ribosomal RNA (16S)) with 569 bp length were analyzed for 41 individuals around the world. Maximum likelihood (ML), maximum parsimony (MP) and Bayesian analysis showed two distinct clades including alba clad (old world) and furcata clad (new world). The amount of genetic variation within each of these clades ranged from 0.5-1.7 but variation between clades was 3.7. This data may suggest that Barn owls of the Old World may be a separate species from those of the New World.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Phylogeny
  • Tyto alba
  • mtDNA
  • DNA barcoding
  • 16S rRNA

مقدمه

جغدها شامل دو خانواده Tytonidae و Strigidae هستند، که خانواده Tytonidae دارای دو جنس
1828) (Billberg Tyto (با 25 گونه) و Fhodiles (Geoffroy Saint-Hilaire, 1830) (با دو گونه) است. تمامی جغدهای جنس Tyto دارای صورت دیسکی قلبی‌شکل، چشمانی کوچک و سیاه و پاهای نسبتاً بلند هستند. شایان ذکر است که طول انگشتان داخلی و خارجی جغدهای جنس Tyto با طول انگشت وسطی آنها یکسان است (König et al., 2008). گونه جغد انباری با نام علمی Tyto alba (Scolopi, 1769)، بیشترین میزان پراکندگی را در میان سایر گونه‌های جنس Tytoدارد. Dickinson (2003) در فهرست پرندگان جهان برای جنس Tyto، 17 گونه و برای گونه T. alba، 32 زیرگونه در سرتاسر جهان تعریف کرده است. Wink و همکارانش (2004) توالی ژن میتوکندریایی CYTB (mitochondrial cytochrome b) و نشانگر هسته‌ای (intron LDHb-DNA) را برای 16 گونه از اعضای خانواده Tytonidae و 80 گونه از اعضای خانواده Strigidae مطالعه و بررسی کردند و در نهایت علاوه بر نشان دادن ارتباط بین گونه‌های این دو جنس بر مبنای اطلاعات مولکولی دو زیر گونه
T. f. delicatulaو T. f. sumbaensis را به مرتبه گونه ارتقاء دادند. Wink و همکارانش (2008) با بررسی ژن میتوکندریایی CYTB و ژن هسته‌ای RAG-1 (Recombination Activating Gene 1) برای نمونه‌هایی از گونه جغد انباری، زیرگونه T. f. bargei را به مرتبه گونه ارتقاء دادند. آنها واگرایی مولکولی قابل ملاحظه‌ای را بین نمونه‌های دنیای جدید و قدیم نشان دادند ولی شاخص بوت‌استرپ بالایی را برای این جدایی ارائه ندادند. König و همکارانش (2008) با استناد به مطالعه Wink و همکاران (2008) در دومین چاپ کتاب جغدهای جهان، زیرگونه T. f. insularisرا به عنوان گونه‌ای مجزا معرفی کردند. آنها برای جنس Tyto، 25 گونه و برای گونه T. alba، 15 زیرگونه در سرتاسر جهان تعریف کردند که از این تعداد 10 زیرگونه به دنیای قدیم و پنج زیرگونه به دنیای جدید متعلق است. Aliabadian و Nijman (2012) با استفاده از تعیین توالی ژن COX1 (mitochondrial cytochrome c oxidase subunit 1)، در بین زیرگونه‌های جغد انباری در نقاط متفاوت جهان واگرایی مولکولی را در بین زیرگونه‌های دنیای قدیم و جدید نشان دادند.

ژن 16s rRNA (16S Ribosomal RNA)، یکی از ژن‌های ساختاری و غیر کدینه میتوکندریایی است. این ژن به عنوان نشانگر مناسب برای رمزنگار مولکولی (DNA barcoding) در دوزیستان پیشنهاد شده است (Vences et al., 2000). البته به عنوان نشانگر مکمل برای رمزنگار مولکولی سایر گروه‌های جانوری در کنار سایر ژن‌های میتوکندریایی CYTB و COX1 به کار رفته است (Aliabadian and Nijman, 2012).

در این مطالعه، توالی ژن میتوکندری غیرکُدینه
16S rRNAبرای 40 نمونه از زیرگونه‌های جغد انباری بررسی شد. یافته‌های Wink و همکاران (2008) مبنی بر جدایی گونه جغد انباری دنیای جدید از دنیای قدیم و بررسی آنها به عنوان دو گونه مجزا مورد آزمون قرار گرفت و میزان واگرایی مولکولی بین گونه‌ای و درون‌گونه‌ای برای دو تبار دنیای قدیم و جدید تعیین گردید.

 

مواد و روش‌ها

نمونه‌گیری

تعداد 40 نمونه بافت ماهیچه‌ای، پَر و خون متعلق به 11 زیرگونه متفاوت از پنج ناحیه جغرافیایی جانوری اوراسیا، آفریقا، هندوچین، استرالیا، آمریکای شمالی و آمریکای جنوبی برای انجام کارهای مولکولی تهیه شد. از مجموع 7 زیرگونه متعلق به ناحیه جغرافیایی پالئارتیک، نمونه‌های T. a. alba،T. a. ernesti،
T. a. affinis و T. a. stertens و از دو زیرگونه متعلق به هندوچین، نمونه T. a. erlangeri و از پنج زیرگونه متعلق به آمریکا شمالی و جنوبی نمونه‌های
T. f. paratincula،T. f. tuidaraوT. f. hellmayeriو گونه‌هایT. bargei متعلق به جزیره کوراسائو واقع در خلیج مکزیک وT. delicatula متعلق به استرالیا بررسی شد. نمونه‌های بافت ماهیچه درون الکل خالص 96 درصد برای تثبیت طولانی مدت نگهداری شدند. زیر‌گونهNinox novaeseelandiae به عنوان برون گروه در درخت فیلوژنتیک مورد استفاده قرار گرفت. نمونه‌های بافت ماهیچه‌ای از موزه جانور‌شناسی یونان (Natural History Museum of Greece, NHMC)، موزه جانورشناسی آمستردام(Zoological Museum of Amsterdam, ZMA)، موزه جانورشناسی لوئیزیانا (Museum of Natural Science Louisiana State University, LSUMNSL) و موزه جانورشناسی دانشگاه فردوسی مشهد (Museum of Ferdowsi University of Mashhad, MFUM) تهیه گردید (جدول 1).

 

جدول 1- فهرست نمونه‌های بررسی شده

ردیف

آرایه

منطقه نمونه‌برداری

شماره موزه‌ای

مشخصات جغرافیایی

1

T. alba alba

هلند

ZMA 58963

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

2

T. alba alba

هلند

ZMA 58964

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

3

T. alba alba

هلند

ZMA 58962

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

4

T. alba alba

هلند

ZMA 58963

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

5

T. alba alba

هلند

ZMA 58964

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

6

T. alba alba

هلند

ZMA 58965

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

7

T. alba alba

هلند

ZMA 58843

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

8

T. alba alba

هلند

ZMA 58844

عرض شمال ΄30 °52
طول شرقی 45 °5

9

T. alba affinis

آفریقا

ZMA 19883

عرض شمال ΄11 °7
طول شرقی ΄5 °21

10

T. alba stertens

اندونزی

ZMA334

عرض جنوبی 0 °5
طول شرقی ΄0 °120

11

T. alba stertens

اندونزی

ZMA335

عرض جنوبی ΄0 °5
طول شرقی ΄0 °120

12

T. alba erlangri

ایران

MFUM 800001

عرض شمالی ΄0 °32
طول شرقی ΄0 °53

13

T. alba erlangri

ایران

MFUM 800002

عرض شمالی ΄0 °32
طول شرقی ΄0 °53

14

T. alba erlangri

ایران

MFUM 800003

عرض شمالی ΄0 °32
طول شرقی ΄0 °53

15

T. alba ernesti

یونان

NHMC 80.4.108.9

عرض شمالی ΄0 °39
طول شرقی ΄0 °22

16

T. alba ernesti

یونان

NHMC 80.4.108.8

عرض شمالی ΄0 °39
طول شرقی ΄0 °22

17

T. alba ernesti

یونان

NHMC 80.4.108.7

عرض شمالی ΄0 °39
طول شرقی ΄0 °22

18

T. alba ernesti

یونان

NHMC 80.4.108.6

عرض شمالی ΄0 °39
طول شرقی ΄0 °22

19

T. bargie

کوراسائو

ZMA55939

عرض شمالی ΄12 °12
طول غربی ΄0 °69

20

T. bargie

کوراسائو

ZMA55941

عرض شمالی ΄12 °12
طول غربی ΄0 °69

21

T. bargie

کوراسائو

ZMA55942

عرض شمالی ΄12 °12
طول غربی ΄0 °69

22

T. bargie

کوراسائو

ZMA55943

عرض شمالی ΄12 °12
طول غربی ΄0 °69

23

T. bargie

کوراسائو

ZMA 58966

عرض شمالی ΄12 °12
طول غربی ΄0 °69

24

T. furcata hellmayri

بونر

ZMA55945

عرض شمالی ΄37 °38
طول غربی ΄48 °79

25

T. furcaata hellmayri

بونر

ZMA58257

عرض شمالی ΄37 °38
طول غربی ΄48 °79

26

T. furcaata hellmayri

بونر

ZMA58259

عرض شمالی ΄37 °38
طول غربی ΄48 °79

27

T. furcata paratincola

لوئیزیانا

LSUMZ.16306

عرض شمالی ΄10 °31
طول غربی ΄52 °91

28

T. furcata paratincola

لوئیزیانا

LSUMZ.44989

عرض شمالی ΄10 °31
طول غربی ΄52 °91

29

T. furcata paratincola

لوئیزیانا

LSUMZ.20610

عرض شمالی ΄10 °31
طول غربی ΄52 °91

30

T. furcata paratincola

لوئیزیانا

LSUMZ.20485

عرض شمالی ΄10 °31
طول غربی ΄52 °91

31

T. furcata paratincola

فلوریدا

LSUMZ.49512

عرض شمالی ΄49 °27
طول غربی ΄43 °81

32

T. furcata paratincola

فلوریدا

LSUMZ.49511

عرض شمالی ΄49 °27
طول غربی ΄43 °81

33

T. furcata paratincola

فلوریدا

LSUMZ.49510

عرض شمالی ΄49 °27
طول غربی ΄43 °81

34

T. furcata paratincola

فلوریدا

LSUMZ.49509

عرض شمالی ΄49 °27
طول غربی ΄43 °81

35

T. furcata paratincola

تگزاس

LSUMZ.21734

عرض شمالی ΄6 °31
طول غربی ΄38 °97

36

T. furcata paratincola

کلرادو

LSUMZ.29566

عرض شمالی ΄38 °105
طول غربی ΄59 °38

37

T. delicatula

استرالیا

ZMA 21.978

عرض جنوبی ΄0 °27
طول شرقی ΄0 °133

38

T. delicatula

استرالیا

ZMA 21.979

عرض جنوبی ΄0°27
طول شرقی ΄0 °133

39

T. furcata tuidara

آرژانتین

ZMA 22.100

عرض جنوبی ΄0 °35
طول غربی ΄0 °64

40

T. furcata tuidara

آرژانتین

ZMA 22.101

عرض جنوبی ΄0 °35
طول غربی ΄0 °64

 


استخراج و تعیین توالی DNA

DNA ژنومی با قرار دادن نمونه‌ها در بافر استخراج (سدیم دو دسیل سولفات (SDS) 2 درصد و mg/ml10 پروتئیناز K در دمای 55 درجه سانتیگراد و با استفاده از روش استاندارد نمکی (salt method) استخراج شدند (Bruford et al., 1992). قطعه ژن میتوکندریایی
16S rRNA با استفاده از پرایمرهای جهانی:

16SA- L (5-CGC CTG TTT ATC AAA AAC AT-3)

و

16SB-H (5-CCG GTC TGA ACT CAG ATC ACG T-3)

تکثیر شد (Vences et al., 2000).

شرایط آماده‌سازی محلول PCR برای ژن 16S طبق روش Vences و همکاران (2000) فراهم شد. در این این روش، برای تکثیر منطقه مورد نظر از رژیم حرارتی: دمای 94 درجه سانتیگراد به مدت 90 ثانیه، 33 دور شامل دمای 94 درجه سانتیگراد 45 ثانیه (مرحله واسرشت شدن)، دمای 55 درجه سانتیگراد 45 ثانیه (مرحله اتصال پرایمر) و دمای 72 درجه سانتیگراد به مدت 90 ثانیه در (مرحله طویل شدن) و برای خالص‌سازی محصولات PCR از کیت Qia-quick PCR Purification (Qiagen) استفاده گردید.

ژن‌های تکثیر شده توسط دستگاه تعیین‌کننده توالی خودکار ABI prisma‌ مدل 3700 با پروتکل (روش پیش‌نویس) شرکت سازنده تعیین توالی گردیدند.

توالی ژن 16S با ارجاع به نقشه ساختاری ثانویه ژن (Gutell and Fox, 1988) و با استفاده از نرم‌افزار Sequence Navigator (1,0,1) هم‌تراز شد
(Kjer, 1995) و در انتها توالی به طول 569 نوکلئوتید برای هر تاکسون استفاده شد که در آن 310 نوکلئوتید برای ناحیه حلقه (Loop) و 258 نوکلئوتید برای ناحیه ساقه (Stem) تشخیص داده شد.

تحلیل داده‌ها

مقایسه فاصله مولکولی K2P داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار mega 5.1 (Tamura et al., 2011) و تحلیل‌های فیلوژنتیک، با محاسبه درخت‌های مولکولی میانبُرترین (Maximum Parsimony, MP)، محتمل‌ترین (Maximum Likelihood, ML) و بیزین (Baysian) برای توالی ژن 16S انجام شد. تحلیل‌های MP و ML برای تمامی داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار PAUP v.4.0b10 (Swofford, 2002) انجام گرفت. مدل تکاملی و شاخص‌هایش با استفاده از معیار آزمون نسبی سلسله مراتبی محتمل (Akaike information criterion, AIC) تعیین و در نرم‌افزار Modeltest (Posada and Crandall, 1998) اجرا گردید (Schmitz et al., 2005). مدل‌های تخمینی در رسم درخت ML با جابجایی شاخه‌ای TBR بر اساس جستجوی Heuristic و اضافه شدن درختی به صورت پله‌ای با 10 تکرار اضافی و تصادفی انجام شد. برای آزمون میزان صحت گره‌ها شاخص بوت‌استرپ 500 و 2000 به ترتیب برای تحلیل‌های MP وML استفاده شد.

تحلیل بیزین با استفاده از روش زنجیره مارکوف مونت کارلو (Markov Monte Carlo Chain) با نرم‌افزار MrBayes 3.1.1 انجام شد (Huelsenbeck and Ronquist, 2001). مطالعات قبلی نشان داده‌اند که ژن‌ها و نواحی متفاوت یک ژن می‌توانند تحت تأثیر مدل‌های تکاملی مختلف قرار گیرند و این خود بهترین دلیل برای استفاده از تحلیل‌های گروه‌بندی شده است. دو بخش P1 و P2 برای ژن 16S طراحی شد (P1: ژن 16S بدون هیچ گونه تقسیم‌بندی؛ P2: ژن 16S که به دو بخش ساقه و لوپ تقسیم شده است). این بخش‌ها با توجه به ساختار، محدودیت‌های تکاملی و بیوشیمیایی ژن مورد نظر در نظر گرفته شده‌اند. مدل‌های مناسب تکاملی برای هر بخش توسط AIC با استفاده از Modeltest انتخاب شدند (Schmtiz et al., 2005). برای انتخاب راهبرد گروه‌بندی مناسب که مجموعه داده‌ها را با حداقل اشتباه تصادفی توضیح دهد از عامل بیس (Bays) استفاده شد (Brandley et al., 2005).

عامل بیس بر اساس تفاوت لگاریتم میانگین هارمونیک احتمال پیش‌فرض اولیه در بین دو گروه انتخابی و ضرب عدد حاصله در دو تخمین زده شد (Brandley et al., 2005). میانگین هارمونیک در تحلیل بیزین و دستور sump قابل محاسبه است. عوامل بیس با استفاده از معیار 2ln ≥10 ارزیابی شد Huelsenbeck and Imennov, 2002)؛Lovette, 2003; Brandley et al., 2005). در فرآیند زنجیره مارکوف مونت کارلو، دو زنجیره به طور همزمان برای ده میلیون تکرار با پیش‌فرض قبلی انتخاب درخت در هر 1000 نسل (نتیجه 000/100 درخت) اجرا گردید. این تحلیل با انتخاب یک درخت به طور تصادفی شروع می‌شود. 5000 درخت اول برای حفظ سطح اطمینان نادیده گرفته و مقدار احتمال اولیه برای سایر درخت‌های باقی‌مانده محاسبه می‌شود. تنها توپولوژی‌هایی که با شاخص بوت‌استرپ بیش از 70 درصد در ML و MP و بیش از 95 درصد در روش بیزین حمایت شده و معتبر شناخته می‌شوند (Hillis et al., 1993).

 

نتایج

از 569 نوکلئوتید ژن 16S به کار رفته برای 41 نمونه، با احتساب توالی نمونه Ninox novaeseelandiae به عنوان برون گروه در تحلیل مولکولی، 297 متغیر تک ریخت و 74 متغیر چند ریخت بودند. از 48 متغیر متغیر یگانه (Singleton variable sites) تمامی آن دو متغیر بودند. تعداد هاپلوتیپ‌های به دست آمده برای گونه‌های Tyto با احتساب گروه خارجی 11 عدد بود. میانگین فاصله ژنتیکی درون گونه‌ای (Kimura-2-parameter) با نرم‌افزار Mega 5.1 (Tamura et al., 2007) برای گونه T. bargei 09/0 درصد، گونه T. furcata 5/0 درصد، گونه T. alba 79/1 درصد و گونه
T. delicatula5/0 درصد محاسبه شد. کمترین میزان واگرایی ژنتیکی درون گونه‌ای متعلق به گونه
T. bargei و بیشترین میزان واگرایی ژنتیکی متعلق به گونه T. alba است. فاصله ژنتیکی بین گونه‌های
T. alba و T. furcata 76/3 درصد، بین گونه‌های
T. albaو T. bargei 52/3 درصد، بین گونه‌های
T. delicatula و T. alba 32/4 درصد، بین گونه‌های
T. bargeiو T. Furcata 2/0 درصد، بین گونه‌های
T. bargei و T. delicatula 2/4 درصد و بین گونه‌های T. delicatula وT. furcata 22/4 درصد اندازه‌گیری شد (جدول 2). بیشترین میزان واگرایی ژنتیکی بین گونه‌ای مربوط به گونه‌های T. alba و T. delicatula و کمترین میزان آن مربوط به گونه‌های T. furcataو
T. Bargei است (جدول 3).

 

 

جدول 2- میانگین فاصله ژنتیکی بین گونه‌ای و درون گونه‌ای (Kimura-2-parameter) برای گونه‌های جنس Tyto

T. delicatula

T. alba

T. furcata

T. bargei

 

 

 

 

0009/0

T. bargei

 

 

005/0

0026/0

T. furcata

 

0179/0

0376/0

0352/0

T. alba

0056/0

0432/0

0422/0

042/0

T. delicatula

 

جدول 3- اطلاعات ژنتیکی مربوط به 4 گونه از جنس Tyto در جهان

T. delicatula

T. furcata

T. alba

T. bargei

 

2

15

18

5

تعداد توالی‌های نوکلئوتیدی

569

569

569

569

تعداد نوکلئوتیدها

2

5

4

2

تعداد هاپلوتیپ‌ها

3

524/1

850/4

4/0

میانگین تفاوت نوکلئوتیدی

00558/0

00389/0

00940/0

00075/0

تنوع نوکلئوتیدی

3

8

26

1

تعداد متغیرهای جدا کننده

1

476/0

399/0

4/0

تنوع هاپلوتیپی

0056/0

005/0

0179/0

0009/0

میانگین فاصله ژنتیکی درون گونه‌ای

 


تحلیل بیزین (Baysian)

این درخت دو تبار اصلی، یکی مربوط به آمریکای شمالی و کوراسائو T. furcata) و
(T. bargei و دیگری مربوط به آسیا و آفریقا و اروپا (T. alba) را با شاخص بوت‌استرپ 100 درصد از هم جدا می‌کند. گونه مربوط به استرالیا (T. delicatula) و زیرگونه متعلق به اندونزی
(T. a. stertens) با شاخص بوت‌استرپ 100 درصد به عنوان تاکسون‌های خواهری به طور مجزا در تبار T. furcata قرار گرفتند. نمونه‌های متعلق به گونه T. bargei در تبار مربوط به دنیای جدید (T. furcata) در کنار سایر زیرگونه‌های
T. furcata، T. f. hellmayeri و T. f. pratincola قرار گرفته‌اند (شکل 1).

تحلیل میانبُرترین درخت (Maximum Parsimony, MP)

تعداد متغیر‌های بهینه دارای اطلاعات، 26 عدد بوده که 18 متغیر آن دارای دو واریانت، هشت متغیر آن دارای سه واریانت است. میانبُرترین درخت توسط نرم‌افزار PAUP به دست آمد و در نهایت همراه با آزمون تأییدی شاخص بوت‌استرپ رسم گردید. در این درخت نیز دو تبار دنیای قدیم و جدید با شاخص بوت‌استرپ بالای100 درصد از هم دیگر جدا شدند. زیرگونه اندونزیایی (T. a. stertens) و گونه متعلق به استرالیا (T. delicatula) با شاخص بوت‌استرپ 100درصد به عنوان تاکسون‌های خواهری در تبار
T. furcata قرار می‌گیرند. در این درخت هم گونه
T. bargei در تبار furcata قرار گرفته و واگرایی ژنتیکی اندکی را نسبت به سایر زیرگونه‌های این تبار نشان می‌دهد (شکل 1).

تحلیل محتمل‌ترین درخت (Maximum Likelihood, ML)

تحلیل ML با استفاده از نرم‌افزار PAUP انجام شد. ابتدا 56 مدل تکاملی برای توالی‌ها بررسی شد که در نهایت بر اساس معیار AIC (Akaike Information Criterion) مدل TVM+I+G انتخاب شد. نسبت متغیر‌های نامتغیر به کل متغیر‌ها برابر 5817/0 و نسبت متغیر‌های فاقد تغییر (شاخص شکل توزیع گاما) برابر با 6663/0 است. فرکانس نوکلئوتید آدنین 3098/0، گوانین 2130/0، سیتوزین 2682/0 و تیمین 2089/0 محاسبه شد. درخت ML با شاخص بوت‌استرپ 500 مرتبه تکرار بر اساس مدل TVM+I+G رسم گردید. نتایج به دست آمده از درخت ML با نتایج به دست آمده از درخت MP همخوانی کامل داشت. مشابه دو درخت قبلی دو تبار اصلی وجود دارد. در این درخت دو تبار T. alba متعلق به دنیای قدیم و T. furcata متعلق به دنیای جدید با شاخص بوت‌استرپ 90 درصد از هم جدا شده‌اند. نمونه‌های متعلق به اندونزی با شاخص بوت‌استرپ 99 درصد همراه با نمونه‌های متعلق به استرالیا در تبار جداگانه‌ای قرار گرفته‌اند که این تبار با تبار T. furcata همراه شده است. گونه
T. bargeiدر تبار T. furcata در کنار زیرگونه‌های
T. f. hellmayri و T. f. pratincolaقرار گرفته است (شکل 1).

 

بحث

تمامی درخت‌های ترسیم شده در این مطالعه مؤید وجود دو تبار اصلی بین گونه‌ای جغد انباری پراکنده شده در دنیای قدیم و جدید هستند. در تمامی درخت‌ها این دو تبار اصلی با شاخص بوت‌استرپ بالای 90 درصد از یکدیگر جدا می‌شوند (شکل 1).

DNA میتوکندری بارها برای مطالعه و بازبینی روابط فیلوژنتیک در گروه‌های متفاوت جانوری استفاده شده است. ژن‌های میتوکندریایی به مراتب سریع‌تر از ژن‌های هسته‌ای تکامل می‌یابند. در نتیجه توانایی بیشتری برای نشان دادن تفاوت‌های موجود در بین تاکسون‌های نزدیک را دارند. معمولاً از این ژن‌ها برای نشان دادن واگرایی بین جمعیت‌هایی که برای دوره زمانی نسبتاً کوتاهی از یکدیگر جدا شده‌اند، استفاده می‌شود.

میزان واگرایی ژنتیکی بین گونه‌های متفاوت، به مراتب از واگرایی ژنتیکی درون گونه‌ای بیشتر است. در واقع، نتایج به دست آمده از بررسی و مقایسه mtDNA در گونه‌های متفاوت، بیانگر فواصل آرایه‌شناختی است که توسط آرایه‌شناسان به عنوان گونه شناسایی می‌شود (Hebert et al., 2004).

 

 

 

 

 

 

 

شکل 1- درخت حاصل از تحلیل میانبُرترین درخت (MP) به همراه مقادیر شاخص بوت‌استرپ سه تحلیل مربوط به میانبُرترین درخت (MP)، محتمل‌ترین درخت (ML) و بیزین (Baysian)


 

 

Hebert و همکارانش (2004) از ژن میتوکندریایی COX1 با طول 648 جفت نوکلئوتید به عنوان نشانگر مولکولی برای شناسایی گونه‌های جانوری استفاده کردند. آنها ژن COX1 را برای 260 تاکسون از 667 گونه پرندگان آمریکا شمالی را بررسی کردند و متوسط واگرایی ژنتیکی بین و درون گونه‌ای را به ترتیب 93/7 و 43/0 درصد محاسبه کردند. آنها میزان واگرایی ژنتیکی بین گونه‌ای را در ژن COX1 10 برابر بیشتر از واگرایی ژنتیکی درون گونه‌ای معرفی کردند. در واقع فقدان واگرایی ژنتیکی در ژن COX1 دلالت بر این مطلب دارد که جمعیت‌های بررسی شده بخش‌هایی از یک گونه واحد هستند.

امروزه استفاده از نشانگرهای مولکولی از جمله ژن COX1 به عنوان روشی کارآمد برای شناسایی گونه‌های جانوری استفاده می‌شود به خصوص در مواقعی که خصوصیات ریخت‌شناسی به تنهایی کارآمد نیستند.

در این مطالعه، میانگین فاصله مولکولی (Kimura-2-Parameter, K2P) بیش از 7/3درصد در بین دو تبار T. alba و T. furcata وجود دارد. با توجه به مطالعات Hebert و همکاران (2004) این میزان تغییرات در حد تغییرات بین گونه‌ای است و با توجه به این میزان تغییرات می‌توان آنها را به عنوان دو گونه مجزا در نظر گرفت. این نتیجه با نتایج به دست آمده توسط Aliabadian و Nijman (2012) با استفاده از توالی ژن COX1 و Wink و همکاران (2008) با استفاده از ژن‌های CYTB و RAG-1همخوانی دارد.

König و همکاران (2008) با بررسی توالی ژن میتوکندریایی CYTB و ژن هسته RAG-1 میزان واگرایی ژنتیکی بالایی را برای T. bargei ارائه دادند. در مطالعه حاضر، میزان تغییرات ژنتیکی بین گونه‌ای
T. bargei و T. furcata 7/0درصد محاسبه شد که جدایی گونه‌ای را در این دو تاکسون تأیید نمی‌کند و در تمامی درخت‌های حاصل از تحلیل‌های MP، ML و Baysian نمونه‌های متعلق به گونه T. bargei در تبار T. furcata و مابین زیرگونه‌های T. f. hellmayri و
T. f. pratincola قرار گرفته است. Aliabadian و Nijman (2012) با استفاده از ژن COX1 نیز به هیچ شاهدی مبنی بر جدایی گونه‌‌ T. bargei از T. furcata دست نیافتند، در نتیجه محتمل است که T. bargei را بتوان به عنوان زیرگونه‌ای از گونه T. furcata در نظر گرفت. البته باید در نظر داشت که مطالعات تکمیلی نظیر ریخت‌سنجی، ریخت‌شناسی، رفتارشناسی و زادآوری نیز می‌بایست انجام گیرد تا مکمل داده‌های بعدی باشد.

König و همکاران (2008) در کتاب جغدهای جهان T. delicatula را به عنوان گونه‌ای جدا معرفی کردند. در درخت به دست آمده توسط ژن 16S این تاکسون در تبار جداگانه با زیرگونه مربوط به اندونزی (T. a. stertens) قرار می‌گیرد و میزان تغییرات ژنتیکی محاسبه شده در بین دو تبار T. furcata و T. delicatula 2/4 است که فراتر از تغییرات بین‌گونه‌ای است. نتایج به دست آمده از بررسی ژن 16S نتایج König و همکاران (2008) را مبنی بر ارتقاء جمعیت‌های مربوط به استرالیا به مرتبه گونه را تأیید می‌کند.

در این مطالعه، در تمامی درخت‌های بررسی شده، نمونه‌های مربوط به اندونزی (T. a. stertens) با شاخص بوت‌استرپ 99 و 100 درصد در تبار جداگانه‌ای همراه با نمونه‌های مربوط به استرالیا
(T. delicatula) قرار می‌گیرند. میزان واگرایی ژنتیکی محاسبه شده در بین تبار T. alba و تبار مربوط به اندونزی 47/4 درصد است که این میزان تغییرات فراتر از حد تغییرات بین گونه‌ای است. با توجه به نتایج حاصل از تحلیل‌های MP، ML و Baysian واگرایی ژنتیکی موجود بین دو تبار T. alba شامل نمونه‌های متعلق به دنیای قدیم و تبار مربوط به نمونه‌های اندونزی (T. a. stertens) این احتمال وجود دارد که بتوان این زیرگونه را به مرتبه گونه ارتقاء داد.

 

تشکر و قدردانی

از خانمDonna L. Dittmannمدیریت مجموعه منابع ژنتیکی موزه علوم طبیعی ایالت لوئیزیانا، دانشگاه باتن روژ (Baton Rouge)، آقای Christos Barboutis از موزه تاریخ طبیعی یونان، دانشگاه یونان و خانم Tineke Prines سرپرست بخش پرندگان موزه آمستردام جهت در اختیار گذاشتن نمونه‌های بافت و پوست پرندگان مورد مطالعه قدردانی می‌شود. از دانشگاه فردوسی مشهد، معاونت پژوهشی جهت حمایت مالی پروژه دانشجویی نیلوفر علایی کاخکی (1021/p), دانشجوی کارشناسی ارشد گروه زیست‌شناسی دانشگاه قدردانی می‌شود.

Aliabadian, M. and Nijman, V. (2012) Mitochondrial sequence divergence suggest old world anew world barn owls are genetically distinct(submitted).

Brandley, M. C., Schmitz, A. and Reeder, T. W. (2005) Partitioned Bayesian analyses, partition choice and the phylogenetic relationships of scincid lizards. Systematic Biology 54: 373-390.

Bruford, M. W., Hanotte, O., Brookfield, J. F. Y. and Burke, T. (1992) Single-locus and multilocus DNA fingerprinting. In: Molecular genetic analysis of populations: a practical approach (ed. Hoelzel, A. R.) 225-269. Oxford University Press, New York.

Dickinson, E. C. (2003) Complete checklist of the birds of the world. Christopher Helm, London.

Gutell, R. R. and Fox, G. E. (1988) A compilation of large subunit RNA sequences presented in a structural format. Nucleic Acids Research 16: 175-269.

Hebert, P. D. N., Stoeckle, M. A., Zemlak, T. S. and Francis, C. M. (2004) Identification of birds DNA through barcodes. Plos One 2: 1657-1663.

Hillis, D. M., Ammerman, L. K., Dixon, M. T. and de Sa,´ R. O. (1993) Ribosomal DNA and the phylogeny of frogs. Herpetological Monographs 7: 118-131.

Huelsenbeck, J. and Imennov, N. (2002) Geographic origin of human mitochondrial DNA: Accommodating phylogenetic uncertainty and model comparison. Systematic Biology 51: 155-165.

Huelsenbeck, J. and Ronquist, F. (2001) MRBAYES: Bayesian inference of phylogeny Bioinformatics 17: 754-755.

Kjer, K. M. (1995) Use of rRNA secondary structure in phylogenetic studies to identify homologous positions: an example of alignment and data presentation from the frogs. Molecular Phylogenetics and Evolution 4: 314-330.

König, C., Weick, F. and Becking, J. H. (2008) Owls of the world, 2nd ed. Christopher Helm, London.

Lovette, I. J. (2003) Mitochondrial dating and mixed support for the "2% Rule" in birds. Auk 121: 1-6.

Posada, D. and Crandall, K. A. (1998) Modeltest: Testing the model of DNA substitution. Bioinformatics 14: 817-818.

Schmitz, A., Mausfeld, P. and Embert, D. (2005) Molecular studies on the genus Eumeces Wiegmann 1834: phylogenetic relationships and taxonomic implications. Hamadryad 28: 73-89.

Swofford, D. L. (2002) PAUP*. Phylogenetic analysis using parsimony (*and other methods), version 4.0b10 (Alvitec). Sinauer Associates, Sunderland, Massachusetts.

Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher G., Nei, M. and Kumar S. (2011) MEGA 5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Molecular Biology and Evolution 28: 2731-2739.

Vences, M., Kosuch, J., Lotters, S., Widmer, A., Jungfer, K. H., Kohler, J. and Veith, M. (2000) Phylogeny and classification of poison frogs (Amphibia: Dendrobatidae), based on mitochondrial 16S and 12s ribosomal RNA gene sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 15: 34-40.

Wink, M., Heidrich, P., Sauer-Gürth, H., El sayed, A. A. and Gonzalez, J. (2008) Molecular phylogeny and systematic of owls (Strigiformes). In: Owls of the world (ed. König, C. and Weick, F.) 42-63. Christopher Helm, London.

Wink, M., Saur-Gürth, H. and Fuchs, M. (2004) Phylogenetic relationship in owls based on nucleotid sequences of mitochondrial and nuclear marker gene. In: Proceedings of the 6th world conference on birds of prey and owls. Raptors worldwide (eds. Chancellor, R. D. and Meyburg, B. U.) Budapest, Hungary.