EVOLUCIJA GENOMA
priroda
KOMUNIKACIJE
Sekvence genoma otkrivaju globalne puteve širenja i sugeriraju konvergentne genetske prilagodbe u evoluciji morskog konjica
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetska raznolikost |Demografska povijest |Protok gena
Usluge Pacbio sekvenciranja, sastavljanja genoma de novo i označavanja pružio je Biomarker Technologies.
Naglasci
1. Dobiven je visokokvalitetni genom morskog konjica (Hippocampus erectus) na razini kromosoma s kontigom N50 od 15,5 Mb.
2. Ukupno 358 genoma iz 21 vrste morskih konjića diljem svijeta ponovno je sekvencirano.
3. Morski konjici evoluirali u kasnom oligocenu i kasniji cirkum-globalni kolonizacijski putovi su identificirani i povezani s promjenjivom dinamikom u oceanskim strujama i paleotemporalnim otvorima morskih putova
4. Genetska osnova ponavljajućeg adaptivnog fenotipa "koštanih bodlji" povezana je s neovisnim supstitucijama u ključnom razvojnom genu.
5. Rafting oceanskim strujama nadoknađuje slabo širenje, a brza prilagodba olakšava naseljavanje novih staništa
Dostignuća
Slika 1. Genetska raznolikost i filogenetski odnosi 358 jedinki morskog konjica
aGeografske lokacije uzorkovanja za uzorkovane morske konjiće s uzorcima raznolikosti nukleotida (π) 21 vrste morskih konjica na 22 kromosoma.b Susjedno stablo konstruirano sa SNP-ovima za cijeli genom od 358 morskih konjica.Simboli pribadače za lokaciju u (a) i pozadina grane u (b) odgovaraju jedni drugima.
Slika 2 Kolonizacija i demografska povijest morskih konjica
aFilogenetsko stablo i procjene vremena divergencije za 21 vrstu morskog konjica.Debljina grana odgovara procjeni veličine populacije (Ne), a boje označavaju različite loze.Simboli I–III označavaju točke kalibracije.b–d Predviđeni kolonizacijski putovi (obojene strelice) morskih konjića na temelju vremena divergencije, distribucije, događaja namjesništva i oceanskih struja (bijele strelice).b Indo-australski arhipelag bio je središte podrijetla (crvena oznaka) roda Hippocampus prije nego što su se morski konjici diverzificirali i raspršili globalno 18-23 Ma.c Morski konjici su u početku kolonizirali Atlantski ocean kroz otvoreni Tethyan morski put, koji je, nakon njegovog zatvaranja (Završni događaj tijekom 7-13 Ma), odvojio ovu Tethyansku lozu od njene sestrinske loze u Indijskom oceanu.Potonji se kasnije brzo diverzificirao (žuta oznaka) u Arapskom moru, uspostavljajući drugo središte diverzifikacije morskih konjića.d Drugi događaj kolonizacije Atlantskog oceana morskim konjicima dogodio se iz Indijskog oceana oko 5 milijuna godina, prolazeći južnoafrički vrh, i konačno stigavši u istočni Tihi ocean kroz još uvijek otvoreni Panamski morski put otprilike 3,6 milijuna godina.
Slika 3 Protok gena i fluktuacije u efektivnoj veličini populacije
aProtok gena otkriven između vrsta koje nastanjuju južni Atlantski ocean.Protok gena prikazan je u blizini bijelih linija kao stopa migracije koju je zaključio G-PhoCS.Debljina i smjer strelica odgovaraju brzinama i smjeru protoka gena.b Fluktuacije u efektivnoj veličini populacije prema PSMC.X os predstavlja vrijeme u godinama prije sadašnjosti, dok y os predstavlja efektivnu veličinu populacije.Karte su organizirane uglavnom prema geografskoj distribuciji za svaku od vrsta s različitim područjima distribucije.c Promjena razine mora tijekom posljednjih 1 milijun godina u metrima33.Žuta linija označava posljednji globalni interglacijalni vrhunac dok cijan nijansa označava posljednje glacijalno maksimalno razdoblje.
Slika 4. Evolucija bodlji.
aLijevo, stablo vrsta koje prikazuje neovisnu evoluciju bodlji kod morskih konjica.Duljina grane označava broj zamjena po mjestu.Četiri vrste bodljikavih morskih konjića istaknute su plavom bojom.Deblje grane odgovaraju većim stopama nesinonimnih zamjena u sinonime (dN/dS) za bmp3 gen.Kanonski i generalizirani McDonald i Kreitmanov test (MKT) za bmp3 gen proveden je za tri sestrinske vrste u paru s divergentnim bodljikavim i nebodljikavim značajkama istaknutim pozadinskim bojama, čije su razine značajnosti označene p vrijednošću s plavim odnosno crvenim fontom.Desno, usporedba aminokiselinskih supstitucija u bmp3 proteinu, polimorfne i fiksne supstitucije u bodljikavim morskim konjicima označene su crvenim odnosno plavim krugovima.b Distribucija dN/dS vrijednosti u bmp3 kod bodljikavih morskih konjica u usporedbi s nebodljikavim vrstama.c Neovisna evolucija u filogenetskom stablu rekonstruirana za protein kodiran bmp3.d Cijela in situ hibridizacija bmp3 u Hippocampus erectus.
Referenca
Li C i sur.Sekvence genoma otkrivaju globalne puteve širenja i sugeriraju konvergentne genetske prilagodbe u evoluciji morskog konjica.Nat Commun.17. veljače 2021;12(1):1094.
Vijesti i istaknuto ima za cilj podijeliti najnovije uspješne slučajeve s Biomarker Technologies, bilježeći nova znanstvena dostignuća kao i istaknute tehnike primijenjene tijekom studije.
Vrijeme objave: 6. siječnja 2022