Teleost fishes comprise one-half of all vertebrate species and possess a duplicated genome. This whole-genome duplication (WGD) occurred on the teleost stem lineage in an ancient common ancestor of all living teleosts and is hypothesized as a trigger of their exceptional evolutionary radiation. Genomic and phylogenetic data indicate that WGD occurred in the Mesozoic after the divergence of teleosts from their closest living relatives but before the origin of the extant teleost groups. However, these approaches cannot pinpoint WGD among the many extinct groups that populate this 50- to 100-million-y lineage, preventing tests of the evolutionary effects of WGD. We infer patterns of genome size evolution in fossil stem-group teleosts using high-resolution synchrotron X-ray tomography to measure the bone cell volumes, which correlate with genome size in living species. Our findings indicate that WGD occurred very early on the teleost stem lineage and that all extinct stem-group teleosts known so far possessed duplicated genomes. WGD therefore predates both the origin of proposed key innovations of the teleost skeleton and the onset of substantial morphological diversification in the clade. Moreover, the early occurrence of WGD allowed considerable time for postduplication reorganization prior to the origin of the teleost crown group. This suggests at most an indirect link between WGD and evolutionary success, with broad implications for the relationship between genomic architecture and large-scale evolutionary patterns in the vertebrate Tree of Life.

硬骨鱼占所有脊椎动物物种的一半，并拥有重复的基因组。这种全基因组重复 (WGD) 发生在所有活的硬骨鱼的一个古老共同祖先的硬骨鱼茎谱系上，并被假设为它们异常进化辐射的触发因素。基因组和系统发育数据表明，WGD 发生在中生代，发生在硬骨鱼与其近亲分离之后，但在现存硬骨鱼群起源之前。然而，这些方法无法在这个 50 到 1 亿年谱系中的许多已灭绝群体中精确定位 WGD，从而阻止了对 WGD 进化效应的测试。我们使用高分辨率同步加速器 X 射线断层扫描来测量骨细胞体积，推断出化石茎组硬骨鱼基因组大小进化的模式，这与生物物种的基因组大小相关。我们的研究结果表明，WGD 发生在硬骨鱼茎谱系的早期，并且迄今为止已知的所有已灭绝的茎群硬骨鱼都具有重复的基因组。因此，WGD 早于提出的硬骨鱼骨骼关键创新的起源和进化枝中大量形态多样化的开始。此外，WGD 的早期发生为硬骨鱼冠群起源之前的复制后重组提供了相当长的时间。这最多表明 WGD 与进化成功之间存在间接联系，对脊椎动物生命树中基因组结构与大规模进化模式之间的关系具有广泛的影响。我们的研究结果表明，WGD 发生在硬骨鱼茎谱系的早期，并且迄今为止已知的所有已灭绝的茎群硬骨鱼都具有重复的基因组。因此，WGD 早于提出的硬骨鱼骨骼关键创新的起源和进化枝中大量形态多样化的开始。此外，WGD 的早期发生为硬骨鱼冠群起源之前的复制后重组提供了相当长的时间。这最多表明 WGD 与进化成功之间存在间接联系，对脊椎动物生命树中基因组结构与大规模进化模式之间的关系具有广泛的影响。我们的研究结果表明，WGD 发生在硬骨鱼茎谱系的早期，并且迄今为止已知的所有已灭绝的茎群硬骨鱼都具有重复的基因组。因此，WGD 早于提出的硬骨鱼骨骼关键创新的起源和进化枝中大量形态多样化的开始。此外，WGD 的早期发生为硬骨鱼冠群起源之前的复制后重组提供了相当长的时间。这最多表明 WGD 与进化成功之间存在间接联系，对脊椎动物生命树中基因组结构与大规模进化模式之间的关系具有广泛的影响。因此，WGD 早于提出的硬骨鱼骨骼关键创新的起源和进化枝中大量形态多样化的开始。此外，WGD 的早期发生为硬骨鱼冠群起源之前的复制后重组提供了相当长的时间。这最多表明 WGD 与进化成功之间存在间接联系，对脊椎动物生命树中基因组结构与大规模进化模式之间的关系具有广泛的影响。因此，WGD 早于提出的硬骨鱼骨骼关键创新的起源和进化枝中大量形态多样化的开始。此外，WGD 的早期发生为硬骨鱼冠群起源之前的复制后重组提供了相当长的时间。这最多表明 WGD 与进化成功之间存在间接联系，对脊椎动物生命树中基因组结构与大规模进化模式之间的关系具有广泛的影响。