EVOLUÇÃO DO GENOMA
natureza
COMUNICAÇÕES
Sequências do genoma revelam rotas de dispersão globais e sugerem adaptações genéticas convergentes na evolução dos cavalos-marinhos
PacBio |Iluminar |Olá-C |WGS |Diversidade Genética |História Demográfica |Fluxo Genético
Os serviços de sequenciamento Pacbio, montagem de novo genoma e anotação foram fornecidos pela Biomarker Technologies.
Destaques
1. Foi obtido um genoma de cavalo-marinho (Hippocampus erectus) em nível cromossômico de alta qualidade com contig N50 de 15,5 Mb.
2. Um total de 358 genomas de 21 espécies de cavalos-marinhos em todo o mundo foram sequenciados novamente.
3. Os cavalos-marinhos que evoluíram no final do Oligoceno e as subsequentes rotas de colonização circun-global são identificadas e ligadas às mudanças na dinâmica das correntes oceânicas e nas aberturas de rotas marítimas paleotemporais
4. A base genética do fenótipo adaptativo recorrente das “espinhas ósseas” está ligada a substituições independentes num gene chave do desenvolvimento.
5. O rafting através das correntes oceânicas compensa a má dispersão e a rápida adaptação facilita a colonização de novos habitats
Conquistas
Figura 1 Diversidade genética e relações filogenéticas de 358 espécimes de cavalos-marinhos
aLocais de amostragem geográfica para cavalos-marinhos amostrados com padrões de diversidade de nucleotídeos (π) das 21 espécies de cavalos-marinhos em 22 cromossomos.b Árvore vizinha construída com SNPs de todo o genoma de 358 cavalos-marinhos.Os símbolos dos pinos de localização em (a) e o fundo do ramo em (b) correspondem entre si.
Fig. 2 Colonização e história demográfica dos cavalos-marinhos
aÁrvore filogenética e estimativas de tempo de divergência para 21 espécies de cavalos-marinhos.A espessura do ramal corresponde às estimativas do tamanho da população (Ne) e as cores indicam diferentes linhagens.Os símbolos I–III indicam pontos de calibração.b – d Rotas de colonização previstas (setas coloridas) de cavalos-marinhos com base no tempo de divergência, distribuição, eventos de vicariância e correntes oceânicas (setas brancas).b O arquipélago indo-australiano foi o centro de origem (marcação vermelha) do gênero Hippocampus antes dos cavalos-marinhos se diversificarem e se dispersarem globalmente entre 18 e 23 milhões de anos.c Os cavalos-marinhos colonizaram inicialmente o Oceano Atlântico através da abertura do canal Tethyan, que, após seu fechamento (Evento Terminal durante 7–13 Ma), separou esta linhagem Tethyan de sua linhagem irmã do Oceano Índico.Este último, posteriormente diversificou-se rapidamente (marcação amarela) no Mar da Arábia, estabelecendo um segundo centro de diversificação de cavalos-marinhos.d Um segundo evento de colonização de cavalos-marinhos no Oceano Atlântico ocorreu a partir do Oceano Índico, cerca de 5 Ma, passando pela ponta sul-africana, e finalmente chegando ao Oceano Pacífico Leste através do ainda aberto canal marítimo do Panamá, aproximadamente 3,6 Ma.
Fig. 3 Fluxo gênico e flutuações no tamanho efetivo da população
aFluxo gênico detectado entre espécies que habitam o Oceano Atlântico Sul.O fluxo gênico é mostrado próximo às linhas brancas como taxa de migração deduzida pelo G-PhoCS.A espessura e a direção das setas correspondem às taxas e à direção do fluxo gênico, respectivamente.b Flutuações no tamanho efetivo da população por PSMC.O eixo x representa o tempo em anos antes do presente, enquanto o eixo y representa o tamanho efetivo da população.Os gráficos estão organizados principalmente de acordo com a distribuição geográfica de cada uma das espécies com diferentes áreas de distribuição.c Mudança do nível do mar durante os últimos 1 milhão de anos em metros33.A linha amarela indica o último pico interglacial global, enquanto a sombra ciano indica o último período glacial máximo.
Fig. 4 A evolução dos espinhos.
aÀ esquerda, árvore de espécies exibindo a evolução independente dos espinhos dos cavalos-marinhos.O comprimento do ramo indica o número de substituições por site.Quatro espécies de cavalos-marinhos espinhosos estão destacadas em azul.Ramos mais grossos correspondem a taxas mais altas de substituições não-sinônimas para sinônimos (dN/dS) para o gene bmp3.O teste canônico e generalizado de McDonald e Kreitman (MKT) para o gene bmp3 foi realizado para três espécies irmãs pareadas com características espinhosas e não espinhosas divergentes destacadas por cores de fundo, cujos níveis de significância foram indicados pelo valor p com fonte azul e vermelha, respectivamente.À direita, a comparação das substituições de aminoácidos na proteína bmp3, as substituições polimórficas e fixas em cavalos-marinhos espinhosos são indicadas com círculos vermelhos e azuis, respectivamente.b Distribuição dos valores dN/dS em bmp3 em cavalos-marinhos espinhosos em comparação com espécies não espinhosas.c Evolução independente na árvore filogenética reconstruída para a proteína codificada por bmp3.d Hibridização in situ de montagem completa de bmp3 em Hippocampus erectus.
Referência
Li C et al.As sequências do genoma revelam rotas de dispersão globais e sugerem adaptações genéticas convergentes na evolução dos cavalos-marinhos.Nat Comun.17 de fevereiro de 2021;12(1):1094.
Notícias e Destaques visa compartilhar os últimos casos de sucesso com Biomarker Technologies, capturando novas conquistas científicas, bem como técnicas proeminentes aplicadas durante o estudo.
Horário da postagem: 06/01/2022