GENOMEVOLUTION
natur
KOMMUNIKATIONER
Genomsekvenser afslører globale spredningsveje og foreslår konvergerende genetiske tilpasninger i søhestes evolution
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetisk mangfoldighed |Demografisk historie |Gene Flow
Pacbio-sekventering, genom de novo-samling og annoteringstjenester blev leveret af Biomarker Technologies.
Højdepunkter
1. Et søhestgenom på kromosomniveau af høj kvalitet (Hippocampus erectus) med contig N50 på 15,5 Mb blev opnået.
2.I alt 358 genomer fra verdensomspændende 21 søhestearter blev gensekventeret.
3. Søheste udviklet i den sene oligocæn og efterfølgende cirkum-globale koloniseringsruter er identificeret og forbundet med skiftende dynamik i havstrømme og paleotemporale søvejsåbninger
4. Det genetiske grundlag for den tilbagevendende adaptive fænotype af "knoglerygge" er forbundet med uafhængige substitutioner i et nøgleudviklingsgen.
5. Rafting via havstrømme kompenserer for dårlig spredning og hurtig tilpasning letter kolonisering af nye levesteder
Præstationer
Fig. 1 Genetisk mangfoldighed og fylogenetiske forhold af 358 søhesteprøver
-enGeografiske prøveudtagningssteder for prøveudtagede søheste med mønstre af nukleotiddiversitet (π) af de 21 søhestearter på tværs af 22 kromosomer.b Nabotræ konstrueret med genom-brede SNP'er af 358 søheste.Placeringsstiftsymboler i (a) og grenbaggrund i (b) svarer til hinanden.
Fig. 2 Søhestes kolonisering og demografiske historie
-enFylogenetiske træ- og divergenstidsestimater for 21 søhestearter.Grenlinjetykkelsen svarer til populationsstørrelsesestimaterne (Ne), og farver angiver forskellige afstamninger.Symbolerne I–III angiver kalibreringspunkter.b–d Forudsagte koloniseringsruter (farvede pile) for søheste baseret på divergenstid, fordeling, vikariancebegivenheder og havstrømme (hvide pile).b Den indo-australske øgruppe var oprindelsescentret (rød markering) for slægten Hippocampus, før søheste diversificerede og spredte sig globalt 18-23 Ma.c Søheste koloniserede oprindeligt Atlanterhavet gennem den åbne Tethyanske søvej, som efter sin lukning (Terminal Event under 7-13 Ma), adskilte denne Tethyanske slægt fra sin søsterlinje i Det Indiske Ocean.Sidstnævnte blev efterfølgende hurtigt diversificeret (gul markering) i Det Arabiske Hav, hvilket etablerede et andet center for søhestediversifikation.d En anden søhestekoloniseringsbegivenhed i Atlanterhavet fandt sted fra Det Indiske Ocean omkring 5 Ma ved at passere den sydafrikanske spids og endelig ankomme til det østlige Stillehav gennem den stadig åbne Panama-søvej på ca. 3,6 Ma.
Fig. 3 Genflow og fluktuationer i den effektive populationsstørrelse
-enGenstrømning opdaget mellem arter, der bor i det sydlige Atlanterhav.Genflow er vist i nærheden af de hvide linjer som migrationshastighed udledt af G-PhoCS.Pilenes tykkelse og retning svarer til henholdsvis hastigheder og retning af genflow.b Udsving i effektiv populationsstørrelse ved PSMC.X-aksen repræsenterer tid i år før nutid, mens y-aksen repræsenterer den effektive befolkningsstørrelse.Kortene er hovedsageligt organiseret efter den geografiske fordeling for hver af arterne med forskellige udbredelsesområder.c Havniveauændringer inden for de seneste 1 million år i meter33.Den gule linje angiver den sidste globale mellemistidstopp, mens den cyan skygge angiver den sidste glaciale maksimumperiode.
Fig. 4 Rygsøjlens udvikling.
-enTil venstre, artstræ, der viser den uafhængige udvikling af rygsøjler hos søheste.Grenlængden angiver antallet af substitutioner pr. sted.Fire tornede søhestearter er fremhævet med blåt.Tykkere grene svarer til højere hastigheder af ikke-synonyme-til-synonyme substitutioner (dN/dS) for bmp3-genet.Kanonisk og generaliseret McDonald og Kreitman-test (MKT) for bmp3-genet blev udført for tre parvise søsterarter med divergerende tornede og ikke-piggede træk fremhævet af baggrundsfarver, hvis signifikansniveauer blev angivet med p-værdi med henholdsvis blå og rød skrift.Til højre er sammenligning af aminosyresubstitutioner i bmp3-protein, polymorfe og fikserede substitutioner i tornede søheste angivet med henholdsvis røde og blå cirkler.b Fordeling af dN/dS-værdier i bmp3 hos tornede søheste sammenlignet med ikke-piggede arter.c Uafhængig udvikling i det fylogenetiske træ rekonstrueret for proteinet kodet af bmp3.d Helmonteret in situ hybridisering af bmp3 i Hippocampus erectus.
Reference
Li C et al.Genomsekvenser afslører globale spredningsveje og foreslår konvergerende genetiske tilpasninger i søhestes evolution.Nat Commun.2021 17. februar;12(1):1094.
Nyheder og højdepunkter sigter på at dele de seneste succesfulde cases med Biomarker Technologies, fange nye videnskabelige resultater såvel som fremtrædende teknikker anvendt under undersøgelsen.
Indlægstid: Jan-06-2022