GENOM EVOLÚCIÓ
természet
KOMMUNIKÁCIÓK
A genomszekvenciák globális terjedési útvonalakat tárnak fel, és konvergens genetikai adaptációkat sugallnak a csikóhal evolúciójában
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetikai sokféleség |Demográfiai történelem |Gene Flow
A Pacbio szekvenálási, genom de novo összeállítási és annotációs szolgáltatásokat a Biomarker Technologies biztosította.
Kiemelések
1. Kiváló minőségű kromoszóma szintű csikóhal (Hippocampus erectus) genomot kaptunk 15,5 Mb N50 kontiggal.
2. A világ 21 csikóhalfaj összesen 358 genomját szekvenálták újra.
3. A késő oligocénben fejlődött csikóhalakat és az azt követő, körüli, globális gyarmatosítási útvonalakat azonosították, és összefüggésbe hozzák az óceáni áramlatok dinamikájának és a paleotemporális tengeri nyílások változásával
4. A visszatérő „csontos tüskék” adaptív fenotípus genetikai alapja egy kulcsfontosságú fejlődési gén független szubsztitúcióihoz kapcsolódik.
5. Az óceáni áramlatokon keresztüli vadvízi evezés kompenzálja a rossz szétterülést, és a gyors alkalmazkodás megkönnyíti az új élőhelyek megtelepedését
Eredmények
1. ábra 358 csikóhal példány genetikai diverzitása és filogenetikai kapcsolatai
aFöldrajzi mintavételi helyek a mintavételezett csikóhalaknál a 21 csikóhalfaj nukleotiddiverzitási mintázatával (π) 22 kromoszómán keresztül.b Szomszédos fa 358 csikóhal genomszintű SNP-jeivel.Az (a)-ban szereplő hely gombostűszimbólumok és a (b)-beli leágazás háttere megfelelnek egymásnak.
2. ábra A csikóhalak kolonizációja és demográfiai története
aFilogenetikai fa és eltérési idő becslései 21 csikóhalfajra.Az elágazási vonal vastagsága megfelel a populáció méretére vonatkozó becsléseknek (Ne), a színek pedig különböző leszármazási vonalakat jeleznek.Az I-III szimbólumok a kalibrációs pontokat jelzik.b–d A csikóhalak megjósolt kolonizációs útvonalai (színes nyilak) a divergencia idő, elterjedés, vikárius események és óceáni áramlatok (fehér nyilak) alapján.b Az indo-ausztrál szigetcsoport volt a Hippocampus nemzetség származási központja (piros jelzés), mielőtt a csikóhalak diverzifikálódtak és világszerte elterjedtek 18–23 millió között.c A csikóhalak kezdetben a megnyíló Tethyan-tengeri úton gyarmatosították az Atlanti-óceánt, amely a lezárását követően (végállomási esemény 7–13 millió év között) elválasztotta ezt a Tethyan vonalat az Indiai-óceáni testvércsaládtól.Ez utóbbi gyorsan diverzifikált (sárga jelzés) az Arab-tengeren, létrehozva a csikóhal diverzifikációjának második központját.d Az Atlanti-óceán második csikóhal-kolonizációs eseménye az Indiai-óceán felől körülbelül 5 millió kilométeres magasságban, a dél-afrikai csúcs elhaladásával, végül a még nyitott panamai tengeri úton körülbelül 3,6 millió millióval megérkezett a Csendes-óceán keleti részébe.
3. ábra A génáramlás és az effektív populációméret ingadozása
aGénáramlást észleltek az Atlanti-óceán déli részén élő fajok között.A génáramlás a fehér vonalak közelében látható a G-PhoCS által levezetett migrációs sebességként.A nyilak vastagsága és iránya megfelel a génáramlás sebességének és irányának.b Az effektív populáció méretének ingadozása PSMC szerint.Az x tengely a jelen előtti időt jelöli években, míg az y tengely a tényleges populációméretet.A diagramok főként az egyes fajok földrajzi elterjedése szerint vannak rendezve, eltérő elterjedési területtel.c A tengerszint változása az elmúlt 1 millió évben méterben33.A sárga vonal jelzi az utolsó globális interglaciális csúcsot, míg a cián árnyalat az utolsó jégkorszak maximumát.
4. ábra A tüskék evolúciója.
aBalra: Fajfa, amely a csikóhalak tüskéinek független fejlődését mutatja be.Az elágazás hossza a helyenkénti helyettesítések számát jelzi.Négy tüskés csikóhalfaj kékkel van kiemelve.A vastagabb ágak a bmp3 gén nem szinonim-szinonim szubsztitúcióinak (dN/dS) magasabb arányának felelnek meg.A bmp3 gén kanonikus és generalizált McDonald and Kreitman tesztjét (MKT) három páronkénti testvérfajon végeztük el, amelyek eltérő, háttérszínekkel kiemelt tüskés és nem tüskés tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek szignifikanciaszintjét p érték jelezte kék, illetve piros betűtípussal.Jobbra, a bmp3 fehérje aminosav-szubsztitúcióinak, a tüskés csikóhal polimorf és fix szubsztitúcióinak összehasonlítását piros, illetve kék körök jelzik.b A dN/dS értékek megoszlása bmp3-ban tüskés csikóhalban a nem tüskés fajokhoz képest.c Független evolúció a bmp3 által kódolt fehérje számára rekonstruált filogenetikai fában.d A bmp3 teljes in situ hibridizációja Hippocampus erectusban.
Referencia
Li C és mtsai.A genomszekvenciák globális terjedési útvonalakat tárnak fel, és konvergens genetikai adaptációkat sugallnak a csikóhal evolúciójában.Nat Commun.2021. február 17., 12(1):1094.
Hírek és kiemelések célja a legújabb sikeres esetek megosztása a Biomarker Technologies vállalattal, megörökítve az új tudományos eredményeket, valamint a tanulmány során alkalmazott kiemelkedő technikákat.
Feladás időpontja: 2022-06-06