The genetic analysis of trout skeletal remains: how should the potential of ancient fish DNA be utilized?

• Autorzy: Ciesielski S , Brzuzan P
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

DNA can be retrieved from preserved biological remains; this provides scientists with an opportunity to directly measure molecular evolution over large periods of time. This means that the taxonomic affinity of extinct taxa can be ascertained by studying archival material found at archaeological sites. This paper describes a molecular approach which was used to identify the taxonomical position of a fish whose bones came from an archaeological site in Wolin in northern Poland. Ancient DNA was successfully extracted, and a fragment of about 350 bp from the mitochondrial control region was amplified with PCR and sequenced. The molecular analysis based on ancient and modern sequences of the mitochondrial control region proved that the archival bone was a component of a Salmo trutta skeleton. However, the mtDNA sequence examined was more similar to the haplotype of trout from the Adriatic Sea basin than to fish inhabiting the waters of the southern Baltic Sea coast.

PL

Odkrycia poczynione w ciągu ostatnich kilkunastu lat dowodzą, że techniki genetyki molekularnej można wykorzystać nie tylko do poznawania współczesnej flory i fauny, ale również tego świata ożywionego, który dawno przeminął. Dysponując szczątkami wymarłych roślin i zwierząt można odzyskać i analizować zawarte w nich DNA, co pozwala między innymi poznać ich stanowisko systematyczne oraz powiązania filogenetyczne ze współcześnie żyjącymi gatunkami. W pracy przedstawiono podejście badawcze umożliwiające poznanie pozycji taksonomicznej ryby, której szczątki (rys. 1) odkryto na stanowisku archeologicznym zlokalizowanym na wyspie Wolin (rys. 2). Analizowano fragment szkieletu, który najprawdopodobniej należał do jednej z ryb łososiowatych. Zastosowane metody pozwoliły uzyskać sekwencję regionu kontrolujacego replikację i transkrypcję (CR) mitochondrialnego DNA (rys. 3). Przeprowadzona analiza filogenetyczna potwierdziła wcześniejsze przypuszczenia - badana kość rzeczywiście należała do ryby łososiowatej, dokładnie do troci, S. trutta. Do drugiego etapu analizy filogenetycznej włączono haplotypy mtDNA troci obecnie zasiedlających wody Polski oraz sekwencje charakterystyczne dla ryb pochodzących z innych części Europy (Suarez et al. 2001). Niespodziewanie okazało się, iż ryba, której szczątki pochodziły z wyspy Wolin była bliższa genetycznie troci złowionej w zlewisku Morza Adriatyckiego niż rybom zasiedlającym wody północnej Polski (rys. 4).

Słowa kluczowe

EN

mitochondrial haplotype; molecular genetic technique; fish; control region; Salmo trutta; archaeological site; ancient DNA; ancient fish; remains; skeletal remains; genetic analysis; trout

• Wydawca: -
• Czasopismo: Archives of Polish Fisheries
• Rocznik: 2003
• Tom: 11
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.213-224,fig.,ref.

Twórcy

autor

Ciesielski S

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego 5, 10-927 Olsztyn, Poland

autor

Brzuzan P

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Oczapowskiego 5, 10-927 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• Bernatchez L. 2001 - The evolutionary history of brown trout Salmo trutta L. Inferred from phylogeographic, nested clade and mismatch analyses of mitochondrial DNA variation - Evolution 55:351-379.
• Bernatchez L., Guyomard R., Bonhomme F. 1992 - Sequence variation of the mitochondrial control region among geographically and morphologically remote European brown trout (Salmo trutta L.) populations - Mol. Ecol. 1: 161-173.
• Bernatchez L., Danzmann R.G. 1993 - Congruence in control-region sequence and restriction-site variation in mitochondrial DNA of brook charr (Salvelinus fontinalis Mitchill) - Mol. Biol. Evol. 10:1002-1014.
• Bouza J., Castro J., Sanchez L., Martinez P. 2001 - Allozymic evidence of parapatric differentiation of brown trout (Salmo trutta L.) within an Atlantic river basin of the Iberian Peninsula - Mol. Ecol. 10: 1455-1469.
• Butler V.L., Bowers N.J. 1998 - Ancient DNA from salmon bone: a preliminary study - Ancient Biomolecules 2: 17-26.
• Ciesielski S. 2001 - Examination of ancient DNA for inferring phylogenetic relationships among fishes - PhD Thesis. University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Poland.
• Ciesielski S., Brzuzan P., Luczynski M. 2002 - Recovery and analysis of mitochondrial DNA from ancient bones of common bream, Abramis brama L. - Ancient Biomolecule 4: 43-46.
• Consuegra S., Garcia De Leaniz C., Serdio A., Gonzalez Morales M., Straus G., Knox D., Verspoor E. 2002 - Mitochondrial DNA variation in Pleistocene and modern Atlantic salmon from the Iberian glacial refugium - Mol. Ecol. 11: 2037-2048.
• Cooper A., Wayne R. 1998 - New uses for old DNA - Curr. Opin. Biotech. 9: 49-53.
• Hagelberg E., Bell L.S., Allen T., Boyde A., Jones S.J., Clegg J.B. 1991 - Ancient bone DNA: techniques and applications - Philos. T. Roy. Soc. B. 333: 399-407.
• Hasegawa, M., Kishino, H., Yano, T. 1985 - Dating the human-ape splitting by a molecular clock - J. Mol. Evol. 22: 160-174.
• Herrmann B., Hummel S. 1993 - Ancient DNA. Recovery and analysis of genetic material from palaeontological,archaeological, museum, medical, and forensic specimens - Springer, New York.
• Higuchi R., Bowman B., Freiberger M., Ryder O., Wilson A.C. 1984 - DNA sequences from a quagga, an extinct member of the horse family - Nature 312: 282-284.
• Huelsenbeck, J. P., Bollback., J.P. 2001 - Application of the likelihood function in phylogenetic analysis - In: Handbook of Statistical Genetics (Eds.) D.J. Balding et al., John Wiley & Sons, Ltd: 415-440.
• Huelsenbeck J. P., Ronquist F.R. 2001 - MrBAYES: Bayesian inference of phylogeny - Biometrics 17: 754-755.
• Huelsenbeck J.P., Rannala B., Masly J.P. 2000 - Accommodating phylogenetic uncertainty in evolutionary studies - Science 288: 2349-2350.
• Lee W-H., Conroy J., Howell W.H., Kocher T.D. 1995 - Structure and evolution of teleost mitochondrial control regions - J. Mol. Evol. 41: 54-66.
• Makowiecki D. 2000 - Catalogue of subfossil fish remains from Poland - Archaeofauna 9:133-149.
• Mulkeen, S., O'Connor, T.P. 1997 - Raptors in town: towards an ecological model - Int. J. Osteoarch. 7: 440-449.
• Pääbo S. 1989 - Ancient DNA: extraction, characterization, molecular cloning, and enzymatic amplification - Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 1939-1943.
• Presa P., Pardo G., Martinez P., Bernatchez L. 2002 - Phylogeographic congruence between mtDNA and rDNA ITS markers in brown trout - Mol. Biol. Evol. 19(12): 2161-2175.
• Shedlock A.M., Parker J.D., Crispin D.A., Pietsch T.W., Burmer G.S. 1992 - Evolution of salmonid mitochondrial control region - Mol. Phylogenet. Evol. 3: 179-192.
• Suarez J., Bautista J.M., Almodovar A., Machordom A. 2001 - Evolution of the mitochondrial control region in Palaearctic brown trout (Salmo trutta) populations: the biogeographical role of the Iberian Peninsula - Heredity 87:198-206.
• Yang Z. 1994 - Maximum likelihood phylogenetic estimation from DNA sequences with variable rates over sites: Approximate methods - J. Mol. Evol. 39: 306-314.