With a standard set of primers directed toward conserved regions, we have used the polymerase chain reaction to amplify homologous segments of mtDNA from more than 100 animal species, including mammals, birds, amphibians, fishes, and some invertebrates. Amplification and direct sequencing were possible using unpurified mtDNA from nanogram samples of fresh specimens and microgram amounts of tissues preserved for months in alcohol or decades in the dry state. The bird and fish sequences evolve with the same strong bias toward transitions that holds for mammals. However, because the light strand of birds is deficient in thymine, thymine to cytosine transitions are less common than in other taxa. Amino acid replacement in a segment of the cytochrome b gene is faster in mammals and birds than in fishes and the pattern of replacements fits the structural hypothesis for cytochrome b. The unexpectedly wide taxonomic utility of these primers offers opportunities for phylogenetic and population research.

LAKE Victoria, together with its satellite lakes, harbours roughly 200 endemic forms of cichlid fishes that are classified as 'haplo-chromines'1,2 and yet the lake system is less than a million years old. This 'flock' has attracted attention because of the possibility that it evolved within the lake from one ancestral species3 and that biologists are thus presented with a case of explosive evolution. Within the past decade, however, morphology has increasingly emphasized the view that the flock may be polyphyletic4,5. We sequenced up to 803 base pairs of mitochondrial DNA from 14 representative Victorian species and 23 additional African species.

Cichlid fishes are famous for large, diverse and replicated adaptive radiations in the Great Lakes of East Africa. To understand the molecular mechanisms underlying cichlid phenotypic diversity, we sequenced the genomes and transcriptomes of five lineages of African cichlids: the Nile tilapia (Oreochromis niloticus), an ancestral lineage with low diversity; and four members of the East African lineage: Neolamprologus brichardi/pulcher (older radiation, Lake Tanganyika), Metriaclima zebra (recent radiation, Lake Malawi), Pundamilia nyererei (very recent radiation, Lake Victoria), and Astatotilapia burtoni (riverine species around Lake Tanganyika). We found an excess of gene duplications in the East African lineage compared to tilapia and other teleosts, an abundance of non-coding element divergence, accelerated coding sequence evolution, expression divergence associated with transposable element insertions, and regulation by novel microRNAs. In addition, we analysed sequence data from sixty individuals representing six closely related species from Lake Victoria, and show genome-wide diversifying selection on coding and regulatory variants, some of which were recruited from ancient polymorphisms. We conclude that a number of molecular mechanisms shaped East African cichlid genomes, and that amassing of standing variation during periods of relaxed purifying selection may have been important in facilitating subsequent evolutionary diversification. Genomes and transcriptomes of five distinct lineages of African cichlids, a textbook example of adaptive radiation, have been sequenced and analysed to reveal that many types of molecular changes contributed to rapid evolution, and that standing variation accumulated during periods of relaxed selection may have primed subsequent diversification. The 2,000 or so species of cichlid fish, to be found in the lakes and rivers of Africa's Rift Valley, provide the classic example of adaptive radiations. This large-scale international collaboration has sequenced and analysed the genomes and transcriptomes of five distinct lineages of African cichlids. The data reveal an excess of gene duplications in comparison to other fish species. There is an abundance of non-coding element divergence; accelerated coding sequence evolution; expression divergence associated with transposable element insertions in orthologous gene pairs; and regulation by novel miRNAs. Sequencing data from sixty individuals from six closely related Lake Victoria species point to rapid cichlid speciation associated with genome-wide diversifying selection on coding and regulatory variants, and imply that ancient periods of relaxed purifying selection enabled the accumulation of standing variation, which may have been important in facilitating diversification.

Hypervariable parts of mitochondrial DNA (mtDNA) were amplified enzymatically and sequenced directly by using genomic DNA from single plucked human hairs. This method has been applied to study mtDNA sequence variation among 15 members of the !Kung population. A genealogical tree relating these aboriginal, Khoisan-speaking southern Africans to 68 other humans and to one chimpanzee has the deepest branches occurring amongst the !Kung, a result consistent with an African origin of human mtDNA. Fifteen cases of unrelated individuals having identical sequences in the most variable parts of the mtDNA control region were found within populations of !Kung, Western Pygmies, and Eastern Pygmies, but no cases of identity were evident among these populations. This and other evidence of geographic structuring of the mitochondrial diversity in Africa, together with knowledge of the rate of accumulation of base changes in human mtDNA, implies that the average rate at which female lineages have moved their home bases during hunter-gatherer times could be as low as 13 meters per year. The technique of enzymatic amplification and direct sequencing applied to readily collected, highly stable biological materials such as hairs makes it possible to examine with high resolution many representatives of virtually any population.

C. Stepien, R.H. Rosenblatt and T.D. Kocher, Overview of the Classification and Phylogeny of Fishes: Morphology Versus Molecules. T.D. Kocher and K.L. Carleton, Evolution of Molecules in Fishes: Characters and Clocks. I. Kornfield and A. Parker, Molecular Systematics of a Rapidly Evolving Species Flock: The Mbuna of Lake Malawi and the Search for Phylogenetic Signal. H. Sultmann and W.E. Mayer, Reconstruction of Cichlid Fish Phylogeny Using Nuclear Dna Markers. J.L. Nielsen, M.C. Fountain, And J.M. Wright, Biogeographic Analysis of Pacific Trout (Oncorhynchus Mykiss) in California and Mexico Based on Mtdna and Nuclear Microsatellites. E.O. Wiley and R.H. Hagen, Mitochondrial Dna Sequence Variation Among the Sand Darters (Percidae: Teleostei). C. Stumbauer, E. Verheyen, L. Ruber, And A. Meyer, Phylogeographic Patterns in Populations of Cichlid Fishes from Rocky Habitats in Lake Tanganyika. E. Bermingham, S.S. Mccafferty, And A.P. Martin, Fish Biogeography and Molecular Clocks: Perspectives from the Panamanian Isthmus. J.E. Faber and C.A. Stepien, The Utility of Mitochondrial Dna Control Region Sequences for Analyzing Phylogenetic Relationships Among Populations, Species, And Genera of the Percidae. R.B. Phillips and T.H. Oakley, Phylogenetic Relationships Among the Salmoninae Based on Nuclear and Mitochondrial Dna Sequences. A. Parker, Combining Molecular and Morphological Data in Fish Systematics: Examples from the Cyprindodontiformes. G. Bernardi, Molecular Phylogeny of the Fundilidae (Teleotei, Cyprinodontiformes) Based on the Cytochrome B Gene. G.J.P. Naylor, A.P. Martin, E. Matisson, And W.M. Brown, The Inter-Relationship of Lamniform Sharks: Testing Phylogenetic Hypotheses with Sequence Data. G. Orti, The Radiation of Characiform Fishes: Evidence from Mitochondrial and Nuclear Dna Sequences. C.A. Stepien, Relationships Among Families, Tribes, And Genera in the Suborder Blennioidei, Based on Mt 12s Rna Sequences. J. Klein, D. Klein, F. Figueroa, And C. O'huigin, Major Histocompatibility Complex Genes in the Study of Fish Phylogeny. C. Lydeard and K.J. Roe, The Phylogenetic Utility of the Mitochondrial Cytochome B Gene for Inferring Relationships Among Actinopterygian Fishes.

Abstract Chromosome size and morphology vary within and among species, but little is known about either the proximate or ultimate causes of these differences. Cichlid fish species in the tribe Oreochromini share an unusual megachromosome that is ~3 times longer than any of the other chromosomes. This megachromosome functions as a sex chromosome in some of these species. We explore two hypotheses of how this sex megachromosome may have evolved. The first hypothesis proposes that it developed by the accumulation of repetitive elements as recombination was reduced around a dominant sex-determination locus, as suggested by traditional models of sex chromosome evolution. An alternative hypothesis is that the megachromosome originated via the fusion of an autosome with a highly-repetitive B chromosome, one of which had carried a sex-determination locus. Here we test these hypotheses using comparative analysis of several chromosome-scale cichlid and teleost genomes. We find the megachromosome consists of three distinct regions based on patterns of recombination, gene and transposable element content, and synteny to the ancestral autosome. A WZ sex-determination locus encompasses the last ~105Mbp of the 134Mbp megachromosome and the last 47Mbp of the megachromosome shares no obvious homology to any ancestral chromosome. Comparisons across 69 teleost genomes reveal the megachromosome contains unparalleled amounts of endogenous retroviral elements, immunoglobulin genes, and long non-coding RNAs. Although the origin of this megachromosome remains ambiguous, it has clearly been a focal point of extensive evolutionary genomic conflicts. This megachromosome represents an interesting system for studying sex chromosome evolution and genomic conflicts.

Abstract African cichlid fishes are known for their high rates of phenotypic evolution. A rapid rate of diversification is apparent also in the diversity of their sex chromosomes. To date, sex determiners have been identified on 18 of 22 chromosomes in the standard karyotype. Here, we use whole-genome sequencing to characterize the sex chromosomes of seven populations of basal haplochromines, focusing on the genus Pseudocrenilabrus. We identify six new sex chromosome systems, including the first report of a cichlid sex–determining system on linkage group 12. We then quantify the rates and patterns of sex chromosome turnover in this clade. Finally, we test whether some autosomes become sex chromosomes in East African cichlids more often than expected by chance.