Girard M G, Davis M P, H H Tan, Wedd D J, Chakrabarty P, Ludt W B, Summers A P, Smith W L
Department of Ecology and Evolutionary Biology and Biodiversity Institute, University of Kansas, Lawrence, KS 66045, USA.
Department of Biological Sciences, St. Cloud State University, St. Cloud, MN 56301, USA.
Integr Org Biol. 2022 Mar 21;4(1):obac013. doi: 10.1093/iob/obac013. eCollection 2022.
Archerfishes (Toxotidae) are variously found in the fresh- and brackish-water environments of Asia Pacific and are well known for their ability to shoot water at terrestrial prey. These shots of water are intended to strike their prey and cause it to fall into the water for capture and consumption. While this behavior is well known, there are competing hypotheses (blowpipe vs. pressure tank hypothesis) of how archerfishes shoot and which oral structures are involved. Current understanding of archerfish shooting structures is largely based on two species, and . We do not know if all archerfishes possess the same oral structures to shoot water, if anatomical variation is present within these oral structures, or how these features have evolved. Additionally, there is little information on the evolution of the Toxotidae as a whole, with all previous systematic works focusing on the interrelationships of the family. We first investigate the limits of archerfish species using new and previously published genetic data. Our analyses highlight that the current taxonomy of archerfishes does not conform to the relationships we recover. and are placed in the synonymy of , is recognized as a species and removed from the synonymy of , and the genus is recognized for based on the results of our analyses. We then take an integrative approach, using a combined analysis of discrete hard- and soft-tissue morphological characters with genetic data, to construct a phylogeny of the Toxotidae. Using the resulting phylogenetic hypothesis, we then characterize the evolutionary history and anatomical variation within the archerfishes. We discuss variation in the oral structures and the evolution of the mechanism with respect to the interrelationships of archerfishes, and find that the oral structures of archerfishes support the blowpipe hypothesis but soft-tissue oral structures may also play a role in shooting. Finally, by comparing the morphology of archerfishes to their sister group, we find that the Leptobramidae has relevant shooting features in the oral cavity, suggesting that some components of the archerfish shooting mechanism are examples of co-opted or exapted traits.
Pelbagai jenis Ikan Sumpit (Toxotidae) dapat dijumpai di persekitaran air tawar dan payau di Asia Pasifik dan mereka terkenal dengan kebolehan mereka menembak air ke arah mangsa di darat. Tembakan air ini bertujuan untuk menyerang mangsa mereka dan menyebabkan mereka jatuh ke dalam air untuk ditangkap dan dimakan. Walaupun tingkah laku ini diketahui umum, terdapat hipotesis yang bersaing (hipotesis sumpitan vs. tangki tekanan) tentang cara ikan sumpit menembak dan struktur mulut yang terlibat. Pemahaman semasa tentang struktur menembak ikan sumpit adalah sebahagian besarnya berdasarkan dua spesies, dan . Kami tidak pasti sama ada semua ikan sumpit mempunyai struktur mulut yang sama untuk menembak air, jika variasi anatomi terdapat dalam struktur mulut ini, atau bagaimana ciri-ciri ini telah berkembang. Tambahan pula, terdapat sedikit maklumat tentang evolusi Toxotidae secara keseluruhan, dengan semua penyelidikan sistematik sebelum ini memfokuskan pada hubungan saling keluarga. Kami pada mulanya mengkaji had spesies ikan sumpit ini menggunakan data genetik baharu dan yang diterbitkan sebelum ini. Analisis kami menunjukkan bahawa taksonomi semasa ikan sumpit tidak mematuhi hubungan yang kami perolehi. dan diletakkan bersama kesinoniman , yang diiktiraf sebagai satu spesies dan dikeluarkan daripada kesinoniman , dan genus yang diiktiraf untuk adalah berdasarkan hasil analisis kami. Kemudian kami mengambil pendekatan integratif, menggunakan analisis gabungan karakter morfologi tisu keras dan lembut diskret dengan data genetik, untuk membina filogeni Toxotidae. Menggunakan hipotesis filogenetik yang terhasil, kami kemudian mencirikan sejarah evolusi dan variasi anatomi dalam ikan sumpit. Kami membincangkan variasi dalam struktur mulut dan evolusi mekanisme berkenaan yang berkaitan dengan ikan sumpit, dan mendapati bahawa struktur mulut ikan sumpit menyokong hipotesis sumpitan tetapi struktur mulut tisu lembut juga mungkin memainkan peranan dalam cara menembak. Akhir sekali, dengan membandingkan morfologi ikan sumpit kepada kumpulan saudara mereka, kami mendapati bahawa Leptobramidae mempunyai ciri penangkapan yang relevan dalam rongga mulut mereka, menunjukkan bahawa beberapa komponen mekanisme penangkapan ikan sumpit merupakan contoh ciri-ciri yang diikut-sertakan atau diguna semula.
射水鱼（射水鱼科）广泛分布于亚太地区的淡水和咸淡水环境中，以能向陆生猎物喷射水柱而闻名。这些水柱旨在击中猎物，使其落入水中以便捕获和食用。虽然这种行为广为人知，但关于射水鱼如何喷射以及涉及哪些口腔结构存在相互竞争的假说（吹管假说与压力罐假说）。目前对射水鱼喷射结构的理解主要基于两种射水鱼。我们不知道所有射水鱼是否都具有相同的用于喷射水柱的口腔结构，这些口腔结构内部是否存在解剖学变异，或者这些特征是如何进化的。此外，关于射水鱼科作为一个整体的进化信息很少，之前所有的系统研究都集中在该科的亲缘关系上。我们首先利用新的和先前发表的遗传数据研究射水鱼物种的界限。我们的分析表明，目前射水鱼的分类法与我们得出的亲缘关系不一致。[两种射水鱼名称]被置于[另一射水鱼名称]的同物异名中，[一种射水鱼名称]被确认为一个物种并从[另一射水鱼名称]的同物异名中移除，并且根据我们的分析结果为[一种射水鱼名称]确认了[一个属名]。然后我们采用综合方法，将离散的硬组织和软组织形态特征与遗传数据进行联合分析，以构建射水鱼科的系统发育树。利用由此产生的系统发育假说，我们进而描述射水鱼的进化历史和解剖学变异。我们讨论了口腔结构的变异以及与射水鱼亲缘关系相关的机制的进化，发现射水鱼的口腔结构支持吹管假说，但软组织口腔结构在喷射过程中也可能起作用。最后，通过将射水鱼的形态与它们的姐妹类群进行比较，我们发现薄唇鱼科在口腔中有相关的捕食特征，这表明射水鱼捕食机制的一些组成部分是被采用或适应的特征的例子。
各种射水鱼（射水鱼科）可在亚太地区的淡水和咸淡水环境中找到，它们以能够向陆生猎物喷射水柱而闻名。这些水柱喷射旨在攻击它们的猎物并使其落入水中以便捕获和食用。尽管这种行为广为人知，但关于射水鱼如何喷射以及哪些口腔结构参与其中存在相互竞争的假说（吹管假说与压力罐假说）。目前对射水鱼喷射结构的理解在很大程度上基于两种射水鱼，[两种射水鱼名称]。我们不确定是否所有射水鱼都具有相同的用于喷射水柱的口腔结构，如果这些口腔结构中存在解剖学变异，或者这些特征是如何进化的。此外，关于整个射水鱼科的进化信息很少，之前所有的系统研究都集中在该科的亲缘关系上。我们首先使用新的和先前发表的遗传数据研究射水鱼物种的界限。我们的分析表明，目前射水鱼的分类法与我们得到的亲缘关系不一致。[两种射水鱼名称]被置于[另一射水鱼名称]的同物异名中，[一种射水鱼名称]被确认为一个物种并从[另一射水鱼名称]的同物异名中移除，并且根据我们的分析结果为[一种射水鱼名称]确认了[一个属名]。然后我们采用综合方法，使用离散的硬组织和软组织形态特征与遗传数据的联合分析来构建射水鱼科的系统发育。利用产生的系统发育假说我们进而描述射水鱼的进化历史和解剖学变异。我们讨论口腔结构的变异以及与射水鱼相关的机制的进化，并发现射水鱼的口腔结构支持吹管假说，但软组织口腔结构也可能在喷射中起作用。最后，通过将射水鱼的形态与它们的姐妹类群进行比较，我们发现薄唇鱼科在它们的口腔中有相关的捕食特征，表明射水鱼捕食机制的一些组成部分是被采用或适应的特征的例子。
