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Mitochondrial genomics of gadine fishes: implications for taxonomy and biogeographic origins from whole-genome data sets

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Phylogenetic analysis of 13 substantially complete mitochondrial DNA genome sequences (14 036 bp) from 10 taxa of gadine codfishes and pollock provides highly corroborated resolution of outstanding questions on their biogeographic evolution. Of 6 resolvable nodes among species, 4 were supported by >95% of bootstrap replications in parsimony, distance, likelihood, and similarly high posterior probabilities in bayesian analyses, one by 85%–95% according to the method of analysis, and one by 99% by one method and a majority of the other two. The endemic Pacific species, walleye pollock (Theragra chalcogramma), is more closely related to the endemic Atlantic species, Atlantic cod (Gadus macrocephalus), than either is to a second Pacific endemic, Pacific cod (Gadus macrocephalus). The walleye pollock should thus be referred to the genus Gadus as originally described (Gadus chalcogrammus Pallas 1811). Arcto-Atlantic Greenland cod, previously regarded as a distinct species (G. ogac), are a genomically distinguishable subspecies within pan-Pacific G. macrocephalus. Of the 2 endemic Arctic Ocean genera, Polar cod (Boreogadus) as the outgroup to Arctic cod (Arctogadus) and Gadus sensu lato is more strongly supported than a pairing of Boreogadus and Arctogadus as sister taxa. Taking into consideration historical patterns of hydrogeography, we outline a hypothesis of the origin of the 2 endemic Pacific species as independent but simultaneous invasions through the Bering Strait from an Arcto-Atlantic ancestral lineage. In contrast to the genome data, the complete proteome sequence (3830 amino acids) resolved only 3 nodes with >95% confidence, and placed Alaska pollock outside the Gadus clade owing to reversal mutations in the ND5 locus that restore ancestral, non-Gadus, amino acid residues in that species.

Une analyse phylogénétique des séquences essentiellement complètes de 13 génomes mitochondriaux (14 036 pb) provenant de 10 taxons de morues et de goberges offre des réponses fortement supportées à des questions irrésolues quant à leur évolution biogéographique. Des six nœuds identifiés chez ces espèces, quatre étaient supportés dans plus de 95 % des rééchantillonnages lors d’analyses de parcimonie, de distance, et de vraisemblance tout en montrant des probabilités postérieures tout aussi élevées lors d’analyses bayesiennes. Un autre nœud était supporté à 85-95 % selon la méthode d’analyse et un dernier nœud était supporté à 99 % à l’aide d’une méthode et de façon majoritaire à l’aide de deux autres méthodes. Le goberge d’Alaska (Theragra chalcogramma), une espèce endémique du pacifique est plus apparenté à la morue de l’Atlantique (Gadus morhua), une espèce endémique de l’Atlantique, qu’à la morue du Pacifique (Gadus macrocephalus). Le goberge d’Alaska devrait donc plutôt appartenir au genre Gadus tel que cela était le cas initialement (Gadus chalcogrammus Pallas 1811). La morue du Groenland, une espèce arcto-atlantique, antérieurement considérée comme une espèce distincte (G. ogac), constitue un sous-clade distinct sur le plan génomique du G.macrocephalus pan-pacifique. Des deux genres endémiques de l’océan Arctique, le positionnement de la morue polaire (Boreogadus) en tant que groupe externe à la morue arctique (Arctogadus) et aux Gadus sensu lato est plus fortement supporté que le positionnement des Boreogadus et Arctogadus comme taxons frères. En considérant les données hydro-géographiques historiques, les auteurs présentent une hypothèse pour l’origine des deux espèces endémiques du Pacifique où celles-ci résulteraient d’invasions indépendantes mais simultanées via le détroit de Béring d’un lignage ancestral arcto-atlantique. Contrairement aux données génomiques, la séquence complète du protéome (3830 acides aminés) n’a produit que trois nœuds à plus de 95 % de confiance et plaçait le goberge d’Alaska en dehors du clade des Gadus en raison de réversions au sein du locus ND5 qui restaurent chez cette espèce la séquence ancestrale (changée chez le genre Gadus).

Document Type: Research Article

Publication date: September 1, 2006

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