EWOLUCJA GENOMEMU
Natura
KOMUNIKACJA
Sekwencje genomu ujawniają globalne trasy rozprzestrzeniania się i sugerują zbieżne adaptacje genetyczne w ewolucji koników morskich
PacBio |Ilumina |Hi-C |WGS |Różnorodność genetyczna |Historia demograficzna |Przepływ genów
Usługi sekwencjonowania Pacbio, składania genomu de novo i adnotacji zapewniła firma Biomarker Technologies.
Przegląd najważniejszych wydarzeń
1. Uzyskano wysokiej jakości genom konika morskiego (Hippocampus erectus) na poziomie chromosomów z kontigiem N50 o wielkości 15,5 Mb.
2. W sumie ponownie zsekwencjonowano 358 genomów 21 gatunków koników morskich na całym świecie.
3. Zidentyfikowano koniki morskie, które wyewoluowały w późnym oligocenie i późniejszych, okołoglobalnych szlakach kolonizacyjnych, i powiązano je ze zmieniającą się dynamiką prądów oceanicznych i paleotemporalnymi otworami w drogach wodnych
4. Podstawa genetyczna powtarzającego się fenotypu adaptacyjnego „kolców kostnych” jest powiązana z niezależnymi substytucjami w kluczowym genie rozwojowym.
5. Spływ prądami oceanicznymi kompensuje słabe rozprzestrzenianie się, a szybka adaptacja ułatwia kolonizację nowych siedlisk
Osiągnięcia
Ryc. 1 Różnorodność genetyczna i pokrewieństwo filogenetyczne 358 okazów koników morskich
AGeograficzne lokalizacje pobierania próbek koników morskich objętych próbą z wzorcami różnorodności nukleotydów (π) 21 gatunków koników morskich w 22 chromosomach.b Sąsiednie drzewo zbudowane z SNP obejmujących cały genom 358 koników morskich.Symbole pinów lokalizacji w (a) i tło gałęzi w (b) odpowiadają sobie nawzajem.
Ryc. 2 Kolonizacja i historia demograficzna koników morskich
ASzacunki dotyczące drzewa filogenetycznego i czasu dywergencji dla 21 gatunków koników morskich.Grubość linii gałęzi odpowiada szacunkom wielkości populacji (Ne), a kolory wskazują różne linie rodowe.Symbole I–III oznaczają punkty kalibracji.b – d Przewidywane trasy kolonizacji (kolorowe strzałki) koników morskich na podstawie czasu dywergencji, rozmieszczenia, zdarzeń zastępczych i prądów oceanicznych (białe strzałki).b Archipelag indo-australijski był centrum pochodzenia (czerwone oznaczenie) rodzaju Hippocampus, zanim koniki morskie zróżnicowały się i rozproszyły po całym świecie 18–23 mln lat temu.c Koniki morskie początkowo skolonizowały Ocean Atlantycki przez otwierającą się drogę wodną Tethyan, która po jej zamknięciu (wydarzenie końcowe w okresie 7–13 mln lat temu) oddzieliła tę linię Tethyan od jej siostrzanej linii na Oceanie Indyjskim.Ten ostatni, następnie szybko zdywersyfikowany (żółte oznaczenie) na Morzu Arabskim, ustanawiając drugie centrum dywersyfikacji konika morskiego.d Drugie zdarzenie kolonizacyjne koników morskich na Oceanie Atlantyckim miało miejsce od Oceanu Indyjskiego około 5 mln lat temu, mijając południowoafrykański cypel i ostatecznie docierając do wschodniego Pacyfiku przez wciąż otwartą tor wodny Panamy na głębokości około 3,6 mln lat.
Ryc. 3 Przepływ genów i wahania efektywnej wielkości populacji
AWykryto przepływ genów pomiędzy gatunkami zamieszkującymi południowy Atlantyk.Przepływ genów pokazano w pobliżu białych linii jako współczynnik migracji wydedukowany przez G-PhoCS.Grubość i kierunek strzałek odpowiadają odpowiednio szybkości i kierunkowi przepływu genów.b Wahania efektywnej wielkości populacji według PSMC.Oś x przedstawia czas w latach wcześniejszych, podczas gdy oś y przedstawia efektywną wielkość populacji.Wykresy są zorganizowane głównie według rozmieszczenia geograficznego każdego gatunku z różnymi obszarami występowania.c Zmiana poziomu morza w ciągu ostatniego miliona lat w metrach33.Żółta linia wskazuje ostatni globalny szczyt międzylodowcowy, podczas gdy cyjanowy odcień wskazuje ostatni maksymalny okres zlodowacenia.
Ryc. 4 Ewolucja kolców.
APo lewej: drzewo gatunkowe przedstawiające niezależną ewolucję kolców koników morskich.Długość gałęzi wskazuje liczbę podstawień na miejsce.Cztery gatunki kolczastych koników morskich zaznaczono na niebiesko.Grubsze gałęzie odpowiadają wyższym wskaźnikom podstawień niesynonimicznych do synonimicznych (dN/dS) dla genu bmp3.Kanoniczny i uogólniony test McDonalda i Kreitmana (MKT) dla genu bmp3 przeprowadzono dla trzech par gatunków siostrzanych o rozbieżnych cechach kolczastych i niekolczastych podkreślonych kolorami tła, których poziomy istotności oznaczono odpowiednio wartością p z niebieską i czerwoną czcionką.Po prawej, porównanie podstawień aminokwasów w białku bmp3, podstawień polimorficznych i stałych u kolczastych koników morskich zaznaczono odpowiednio czerwonymi i niebieskimi kółkami.b Rozkład wartości dN/dS w bmp3 u kolczastych koników morskich w porównaniu z gatunkami niekolczastymi.c Niezależna ewolucja w drzewie filogenetycznym zrekonstruowanym dla białka kodowanego przez bmp3.d Hybrydyzacja in situ bmp3 w całości w Hippocampus erectus.
Odniesienie
Li C i in.Sekwencje genomu ujawniają globalne trasy rozprzestrzeniania się i sugerują zbieżne adaptacje genetyczne w ewolucji koników morskich.Nat Commun.17 lutego 2021 r.;12(1):1094.
Wiadomości i najważniejsze informacje ma na celu podzielenie się najnowszymi pomyślnymi przypadkami z firmą Biomarker Technologies, uchwycenie nowatorskich osiągnięć naukowych, a także wybitnych technik zastosowanych podczas badania.
Czas publikacji: 06 stycznia 2022 r