ΕΞΕΛΙΞΗ ΓΟΝΙΔΙΩΜΑΤΟΣ
φύση
ΔΙΑΒΙΒΑΣΕΙΣ
Οι αλληλουχίες γονιδιώματος αποκαλύπτουν παγκόσμιες διαδρομές διασποράς και προτείνουν συγκλίνουσες γενετικές προσαρμογές στην εξέλιξη του ιππόκαμπου
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Γενετική Ποικιλότητα |Δημογραφική Ιστορία |Gene Flow
Οι υπηρεσίες Pacbio sequencing, genome de novo assembly και σχολιασμού παρέχονται από την Biomarker Technologies.
Καλύτερες στιγμές
1. Λήφθηκε ένα γονιδίωμα ιππόκαμπου σε επίπεδο χρωμοσώματος (Hippocampus erectus) με contig N50 15,5 Mb.
2. Συνολικά 358 γονιδιώματα από 21 είδη ιππόκαμπων παγκοσμίως επαναλήφθηκαν.
3. Οι ιππόκαμποι που εξελίχθηκαν στο τέλος του ολιγόκαινου και οι επακόλουθες περιφερειακές διαδρομές αποικισμού σε παγκόσμιο επίπεδο εντοπίζονται και συνδέονται με τη μεταβαλλόμενη δυναμική στα ωκεάνια ρεύματα και τα παλαιοχρονικά ανοίγματα θαλάσσης
4. Η γενετική βάση του επαναλαμβανόμενου προσαρμοστικού φαινοτύπου «οστέινων σπονδύλων» συνδέεται με ανεξάρτητες υποκαταστάσεις σε ένα βασικό αναπτυξιακό γονίδιο.
5. Το ράφτινγκ μέσω ωκεάνιων ρευμάτων αντισταθμίζει την κακή διασπορά και η ταχεία προσαρμογή διευκολύνει τον αποικισμό νέων οικοτόπων
Επιτεύγματα
Εικ. 1 Γενετική ποικιλότητα και φυλογενετικές σχέσεις 358 δειγμάτων ιππόκαμπου
έναΓεωγραφικές τοποθεσίες δειγματοληψίας για ιππόκαμπους με μοτίβα νουκλεοτιδικής ποικιλότητας (π) των 21 ειδών ιππόκαμπων σε 22 χρωμοσώματα.β Γειτονικό δέντρο κατασκευασμένο με SNP σε όλο το γονιδίωμα 358 ιππόκαμπων.Τα σύμβολα καρφίτσας θέσης στο (α) και το φόντο του κλάδου στο (β) αντιστοιχούν μεταξύ τους.
Εικ. 2 Αποικισμός και δημογραφική ιστορία των ιππόκαμπων
έναΦυλογενετικά δέντρα και εκτιμήσεις χρόνου απόκλισης για 21 είδη ιππόκαμπων.Το πάχος της γραμμής διακλάδωσης αντιστοιχεί στις εκτιμήσεις μεγέθους πληθυσμού (Ne) και τα χρώματα υποδεικνύουν διαφορετικές γραμμές.Τα σύμβολα I–III υποδεικνύουν σημεία βαθμονόμησης.β–δ Προβλεπόμενες διαδρομές αποικισμού (χρωματιστά βέλη) ιππόκαμπων με βάση τον χρόνο απόκλισης, την κατανομή, τα συμβάντα αντικατάστασης και τα ωκεάνια ρεύματα (λευκά βέλη).β Το Ινδο-Αυστραλιανό Αρχιπέλαγος ήταν το κέντρο προέλευσης (κόκκινη σήμανση) του γένους Hippocampus πριν οι ιππόκαμποι διαφοροποιηθούν και διασκορπιστούν παγκοσμίως 18–23 Ma.γ Οι ιππόκαμποι αποίκισαν αρχικά τον Ατλαντικό Ωκεανό μέσω της ανοιγόμενης θαλάσσιας οδού Tethyan, η οποία, μετά το κλείσιμό της (Τερματικό Γεγονός κατά τη διάρκεια 7–13 Ma), διαχώρισε αυτή τη γενεαλογία Tethyan από την αδελφή της γενεαλογία στον Ινδικό Ωκεανό.Το τελευταίο, στη συνέχεια διαφοροποιήθηκε γρήγορα (κίτρινη σήμανση) στην Αραβική Θάλασσα, δημιουργώντας ένα δεύτερο κέντρο διαφοροποίησης ιππόκαμπων.d Ένα δεύτερο γεγονός αποικισμού ιππόκαμπων στον Ατλαντικό Ωκεανό συνέβη από τον Ινδικό Ωκεανό περίπου 5 Ma περνώντας το άκρο της Νότιας Αφρικής και τελικά φτάνοντας στον Ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό μέσω της ακόμα ανοιχτής θαλάσσιας οδού του Παναμά περίπου 3,6 Ma.
Εικ. 3 Γονιδιακή ροή και διακυμάνσεις στο πραγματικό μέγεθος πληθυσμού
έναΕντοπίστηκε ροή γονιδίων μεταξύ ειδών που κατοικούν στον Νότιο Ατλαντικό Ωκεανό.Η γονιδιακή ροή εμφανίζεται κοντά στις λευκές γραμμές ως ρυθμός μετανάστευσης που προκύπτει από το G-PhoCS.Το πάχος και η κατεύθυνση των βελών αντιστοιχούν στους ρυθμούς και την κατεύθυνση της γονιδιακής ροής, αντίστοιχα.β Διακυμάνσεις στο πραγματικό μέγεθος πληθυσμού κατά PSMC.Ο άξονας x αντιπροσωπεύει το χρόνο σε χρόνια πριν από το παρόν ενώ ο άξονας y αντιπροσωπεύει το πραγματικό μέγεθος πληθυσμού.Τα διαγράμματα οργανώνονται κυρίως σύμφωνα με τη γεωγραφική κατανομή για καθένα από τα είδη με διαφορετικές περιοχές εξάπλωσης.γ Μεταβολή της στάθμης της θάλασσας κατά το τελευταίο 1 εκατομμύριο χρόνια σε μέτρα33.Η κίτρινη γραμμή υποδηλώνει την τελευταία παγκόσμια μεσοπαγετώδη κορυφή ενώ η κυανή απόχρωση υποδηλώνει την τελευταία μέγιστη περίοδο παγετώνων.
Εικ. 4 Η εξέλιξη της σπονδυλικής στήλης.
έναΑριστερά, Είδος δέντρο που εμφανίζει την ανεξάρτητη εξέλιξη των αγκάθων στους ιππόκαμπους.Το μήκος διακλάδωσης υποδεικνύει τον αριθμό των αντικαταστάσεων ανά τοποθεσία.Τέσσερα αγκαθωτά είδη ιππόκαμπων επισημαίνονται με μπλε χρώμα.Οι παχύτεροι κλάδοι αντιστοιχούν σε υψηλότερα ποσοστά μη συνώνυμων προς συνώνυμων υποκαταστάσεων (dN/dS) για το γονίδιο bmp3.Η κανονική και γενικευμένη δοκιμή McDonald και Kreitman (MKT) για το γονίδιο bmp3 διεξήχθη για τρία ζευγάρια αδελφών ειδών με αποκλίνοντα ακανθώδη και μη ακανθώδη χαρακτηριστικά τονισμένα με χρώματα φόντου, των οποίων τα επίπεδα σημασίας υποδεικνύονταν με τιμή p με μπλε και κόκκινη γραμματοσειρά, αντίστοιχα.Σωστά, η σύγκριση των υποκαταστάσεων αμινοξέων στην πρωτεΐνη bmp3, οι πολυμορφικές και οι σταθερές υποκαταστάσεις σε ιππόκαμπους ιππόκαμπους υποδεικνύονται με κόκκινους και μπλε κύκλους, αντίστοιχα.β Κατανομή των τιμών dN/dS σε bmp3 σε ιππόκαμπους σε σχέση με μη ακανθώδη είδη.c Ανεξάρτητη εξέλιξη στο φυλογενετικό δέντρο που ανακατασκευάστηκε για την πρωτεΐνη που κωδικοποιείται από το bmp3.d Ολόκληρη in situ υβριδισμός του bmp3 στον Hippocampus erectus.
Αναφορά
Li C et αϊ.Οι αλληλουχίες του γονιδιώματος αποκαλύπτουν παγκόσμιες διαδρομές διασποράς και προτείνουν συγκλίνουσες γενετικές προσαρμογές στην εξέλιξη του ιππόκαμπου.Nat Commun.17 Φεβρουαρίου 2021, 12(1):1094.
Νέα και Στιγμιότυπα στοχεύει στο να μοιράζεται τις πιο πρόσφατες επιτυχημένες περιπτώσεις με τη Biomarker Technologies, αποτυπώνοντας νέα επιστημονικά επιτεύγματα καθώς και εξέχουσες τεχνικές που εφαρμόστηκαν κατά τη διάρκεια της μελέτης.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-06-2022