EVOLUSI GENOME
alam semula jadi
KOMUNIKASI
Urutan genom mendedahkan laluan penyebaran global dan mencadangkan penyesuaian genetik konvergen dalam evolusi kuda laut
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Kepelbagaian Genetik |Sejarah Demografi |Aliran Gen
Perkhidmatan penjujukan Pacbio, pemasangan genom de novo dan perkhidmatan anotasi disediakan oleh Biomarker Technologies.
Sorotan
1.Genom kuda laut tahap kromosom berkualiti tinggi (Hippocampus erectus) dengan contig N50 sebanyak 15.5 Mb telah diperolehi.
2. Sebanyak 358 genom daripada 21 spesies kuda laut di seluruh dunia telah disusun semula.
3.Kuda laut berkembang pada akhir Oligosen dan laluan penjajahan circum-global seterusnya dikenal pasti dan dikaitkan dengan perubahan dinamik dalam arus laut dan bukaan laut paleotemporal
4. Asas genetik fenotip penyesuaian "tulang duri" berulang dikaitkan dengan penggantian bebas dalam gen perkembangan utama.
5. Berakit melalui arus laut mengimbangi penyebaran yang lemah dan penyesuaian pantas memudahkan menjajah habitat baharu
Pencapaian
Rajah 1 Kepelbagaian genetik dan hubungan filogenetik 358 spesimen kuda laut
aLokasi persampelan geografi untuk sampel kuda laut dengan corak kepelbagaian nukleotida (π) daripada 21 spesies kuda laut merentas 22 kromosom.b Pokok jiran dibina dengan SNP seluas genom sebanyak 358 ekor kuda laut.Simbol pin lokasi dalam (a) dan latar belakang cawangan dalam (b) sepadan antara satu sama lain.
Rajah 2 Penjajahan dan sejarah demografi kuda laut
aAnggaran masa pokok filogenetik dan perbezaan untuk 21 spesies kuda laut.Ketebalan garis cawangan sepadan dengan anggaran saiz populasi (Ne) dan warna menunjukkan keturunan yang berbeza.Simbol I–III menunjukkan titik penentukuran.b–d Meramalkan laluan penjajahan (anak panah berwarna) kuda laut berdasarkan masa perbezaan, pengedaran, peristiwa vicariance dan arus lautan (anak panah putih).b Kepulauan Indo-Australia merupakan pusat asal (tanda merah) genus Hippocampus sebelum kuda laut mempelbagaikan dan tersebar secara global 18–23 Ma.c Kuda laut pada mulanya menjajah Lautan Atlantik melalui laut Tethyan yang membuka, yang, selepas penutupannya (Peristiwa Terminal selama 7–13 Ma), memisahkan keturunan Tethyan ini daripada keturunan saudara Lautan Hindinya.Yang terakhir, kemudiannya dengan cepat mempelbagaikan (tanda kuning) di Laut Arab, mewujudkan pusat kepelbagaian kuda laut kedua.d Peristiwa penjajahan kuda laut kedua di Lautan Atlantik berlaku dari Lautan Hindi kira-kira 5Ma dengan melepasi hujung Afrika Selatan, dan akhirnya tiba di Lautan Pasifik Timur melalui laut Panama yang masih terbuka kira-kira 3.6 Ma.
Rajah 3 Aliran gen dan turun naik dalam saiz populasi berkesan
aAliran gen dikesan antara spesies yang mendiami Lautan Atlantik Selatan.Aliran gen ditunjukkan berdekatan dengan garis putih sebagai kadar penghijrahan yang disimpulkan oleh G-PhoCS.Ketebalan dan arah anak panah masing-masing sepadan dengan kadar dan arah aliran gen.b Turun naik dalam saiz populasi berkesan oleh PSMC.Paksi x mewakili masa dalam tahun sebelum ini manakala paksi y mewakili saiz populasi berkesan.Carta disusun terutamanya mengikut taburan geografi bagi setiap spesies dengan kawasan taburan yang berbeza.c Perubahan aras laut sepanjang 1 juta tahun yang lalu dalam meter33.Garis kuning menunjukkan puncak interglasial global terakhir manakala naungan cyan menunjukkan tempoh maksimum glasier terakhir.
Rajah 4 Evolusi tulang belakang.
aKiri, pokok Spesies memaparkan evolusi bebas duri dalam kuda laut.Panjang cawangan menunjukkan bilangan penggantian setiap tapak.Empat spesies kuda laut berduri diserlahkan dengan warna biru.Cawangan yang lebih tebal sepadan dengan kadar penggantian bukan sinonim-ke-sinonim (dN/dS) yang lebih tinggi untuk gen bmp3.Ujian McDonald dan Kreitman (MKT) kanonik dan umum untuk gen bmp3 telah dilakukan untuk tiga spesies kakak berpasangan dengan ciri berduri dan tidak berduri yang berbeza yang diserlahkan oleh warna latar belakang, yang tahap kepentingannya ditunjukkan oleh nilai p dengan fon biru dan merah, masing-masing.Betul, perbandingan penggantian asid amino dalam protein bmp3, penggantian polimorfik dan tetap dalam kuda laut berduri ditunjukkan dengan bulatan merah dan biru, masing-masing.b Taburan nilai dN/dS dalam bmp3 dalam kuda laut berduri berbanding spesies bukan berduri.c Evolusi bebas dalam pokok filogenetik yang dibina semula untuk protein yang dikodkan oleh bmp3.d Hibridisasi in situ keseluruhan bmp3 dalam Hippocampus erectus.
Rujukan
Li C et al.Urutan genom mendedahkan laluan penyebaran global dan mencadangkan penyesuaian genetik konvergen dalam evolusi kuda laut.Nat Commun.2021 Feb 17;12(1):1094.
Berita dan Sorotan bertujuan untuk berkongsi kes-kes kejayaan terbaharu dengan Biomarker Technologies, menangkap pencapaian saintifik novel serta teknik menonjol yang digunakan semasa kajian.
Masa siaran: Jan-06-2022