Genetic distinction of four haplochromine cichlid fish species in a satellite lake of Lake Victoria, East Africa

Genetische Differenzierung von vier Arten moderner Haplochromis-artiger Buntbarsche in einem Satellitensee des Viktoriasees

Authors


Corresponding author: Christian Sturmbauer (christian.sturmbauer@uni-graz.at)

Abstract

Lake Victoria is famous for its in evolutionary terms young but species-rich assemblage of cichlid fishes. This ‘superflock’ also includes additional species from adjacent water systems. Lake Victoria is surrounded by several smaller lakes that are connected to the main water body of Lake Victoria only through swampy areas. Lake Kanyaboli is one such lake, harbouring a much poorer species diversity, mostly comprised of Lake Victoria endemics, some of which are now considered extirpated from the main lake. The focus of this study was on the modern haplochromine component of the cichlid fauna, represented by Lipochromis maxillaris, Astatotilapia nubila, Xystichromis phytophagus and Astatotilapia sp. ‘Bigeye’, as well as a number of morphologically distinct haplochromine specimens that could not be assigned to any of the recognized species. We used five microsatellite markers to distinguish these five taxa. Genetically, L. maxillaris was clearly differentiated from all other taxa, and A. sp. ‘Bigeye’ was moderately differentiated from the remaining three. Astatotilapia nubila, X. phytophagus and the unidentified specimens constituted a partially overlapping cluster. As each of the clusters had several (5–14) private alleles, extremely recent divergence is suggested. As all taxa except for A. spBigeye’ and the unidentified specimens also occur or at least occurred in Lake Victoria, it is likely that they evolved as part of the Lake Victoria superflock, while A. spBigeye’ and the unidentified specimens may have currently evolved in situ. The observation of slightly distinct albeit overlapping body shapes and the extremely close genetic relationship between three of the five taxa are fully compatible and in support of the hybrid swarm theory of adaptive radiation.

Zusammenfassung

Der ostafrikanische Viktoriasee ist berühmt für seine extrem junge und artenreiche Buntbarsch-Fauna. Zu diesem ‘Super-Artenschwarm’ zählen auch viele Arten aus den umliegenden Gewässersystemen. Der Viktoriasee ist umgeben von einer Reihe kleinerer Satelliten-Seen, die oft nur durch seichte Sumpfgebiete abgetrennt sind. Im Kanyabolisee, der einer der Satelliten-Seen ist, findet man eine wesentlich geringere Anzahl von Arten, von denen die meisten auch im Viktoriasee vorkommen. Diese Studie konzentrierte sich auf die modernen Haplochromis-artigen Buntbarsche Lipochromis maxillaris, Astatotilapia nubila, Xystichromis phytophagus und Astatotilapia sp. ‘Bigeye’, sowie eine erhebliche Zahl nicht identifizierbarer Individuen, die sich phänotypisch deutlich von den bereits beschriebenen Arten unterschieden. Um die Kongruenz von phänotypischer und genetischer Divergenz zu testen, wurden fünf Mikrosatellitenloci analysiert. Genetisch unterschied sich L. maxillaris am deutlichsten von allen anderen Einheiten. Auch A. spBigeye’ unterschied sich klar von den verbleibenden drei Einheiten. Diese erwiesen sich als genetisch sehr nahe verwandt, hatten jedoch alle einige (5–14) private Allele. Sie haben sich vermutlich erst vor kurzer Zeit gebildet. Die nicht identifizierten Individuen bilden eine homogene Gruppe innerhalb der drei genetisch nah verwandten Einheiten und könnten daher als junge oder erst in Entstehung begriffene Art gesehen werden. Da drei der fünf Taxa auch im Viktoriasee vorkommen, ist die Evolution dieser Taxa in die adaptive Radiation des Victoria-Superflocks eingebunden. Die große morphometrische und genetische Überlappung dreier Taxa ist im Einklang mit der Hybridschwarm-Theorie der adaptiven Radiation. Dabei erzeugt eine umweltinduzierte sekundäre Admixis junger Arten jenen Pool an morphologischen Varianten, der dann sehr schnell unter der Wirkung von disruptiver und sexueller Selektion in eigenständige Arten evolvieren kann.

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