EVOLUȚIA GENOMULUI
natură
COMUNICAȚII
Secvențele genomului dezvăluie rute globale de dispersie și sugerează adaptări genetice convergente în evoluția căluților de mare
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Diversitatea genetică |Istoria demografică |Fluxul genelor
Serviciile de secvențiere Pacbio, asamblarea genomului de novo și adnotarea au fost furnizate de Biomarker Technologies.
Repere
1. A fost obținut un genom de cal de mare de înaltă calitate la nivel de cromozom (Hippocampus erectus) cu contig N50 de 15,5 Mb.
2. Un total de 358 de genomi din 21 de specii de căluți de mare din întreaga lume au fost resecvențiați.
3. Caii de mare au evoluat la Oligocenul târziu și rutele ulterioare de colonizare circum-globală sunt identificate și legate de dinamica în schimbare a curenților oceanici și a deschiderilor paleotemporale ale căilor maritime
4.Baza genetică a fenotipului adaptativ recurent al „spinilor osoase” este legată de substituții independente într-o genă cheie de dezvoltare.
5. Rafting prin curenții oceanici compensează dispersarea slabă și adaptarea rapidă facilitează colonizarea de noi habitate
Realizări
Fig. 1 Diversitatea genetică și relațiile filogenetice ale a 358 de exemplare de căluți de mare
ALocații geografice de eșantionare pentru căluți de mare prelevați cu modele de diversitate de nucleotide (π) ale celor 21 de specii de căluți de mare pe 22 de cromozomi.b Arborele învecinat construit cu SNP-uri la nivelul genomului a 358 de căluți de mare.Simbolurile pin de locație din (a) și fundalul ramurilor din (b) corespund reciproc.
Fig. 2 Colonizarea și istoria demografică a căluților de mare
AArborele filogenetic și estimările timpului de divergență pentru 21 de specii de căluți de mare.Grosimea liniei de ramificație corespunde estimărilor privind dimensiunea populației (Ne), iar culorile indică linii diferite.Simbolurile I–III indică punctele de calibrare.b–d Rutele de colonizare prezise (săgeți colorate) ale căluților de mare pe baza timpului de divergență, distribuției, evenimentelor de vicarianță și curenților oceanici (săgeți albe).b Arhipelagul Indo-Australian a fost centrul de origine (marcaj roșu) al genului Hippocampus înainte ca căluții de mare să se diversifice și să se disperseze la nivel global între 18-23 Ma.c Caii de mare au colonizat inițial Oceanul Atlantic prin deschiderea căii maritime Tethyan, care, după închiderea sa (Eveniment terminal în perioada 7–13 Ma), a separat această descendență Tethyan de descendența sa soră din Oceanul Indian.Acesta din urmă, ulterior s-a diversificat rapid (marcaj galben) în Marea Arabiei, înființând un al doilea centru de diversificare a căluților de mare.d Un al doilea eveniment de colonizare a căluților de mare a Oceanului Atlantic a avut loc din Oceanul Indian la aproximativ 5 Ma, trecând de vârful Africii de Sud și ajungând în cele din urmă în Oceanul Pacific de Est prin calea marină încă deschisă din Panama, aproximativ 3,6 Ma.
Fig. 3 Fluxul genelor și fluctuațiile în dimensiunea efectivă a populației
AFlux de gene detectat între speciile care locuiesc în Oceanul Atlantic de Sud.Fluxul genelor este afișat în apropierea liniilor albe ca rata de migrare dedusă de G-PhoCS.Grosimea și direcția săgeților corespund ratelor și, respectiv, direcției fluxului de gene.b Fluctuații în dimensiunea efectivă a populației de către PSMC.Axa x reprezintă timpul în ani înainte de prezent, în timp ce axa y reprezintă dimensiunea efectivă a populației.Graficele sunt organizate în principal în funcție de distribuția geografică pentru fiecare dintre speciile cu zone de răspândire diferite.c Schimbarea nivelului mării în ultimii 1 milion de ani în metri33.Linia galbenă indică ultimul vârf interglaciar global, în timp ce nuanța cyan indică ultima perioadă maximă glaciară.
Fig. 4 Evoluţia coloanelor vertebrale.
AStânga, Arborele speciei care afișează evoluția independentă a spinilor la căluți de mare.Lungimea ramurilor indică numărul de înlocuiri pe site.Patru specii de căluți de mare spinoși sunt evidențiate cu albastru.Ramurile mai groase corespund unor rate mai mari de substituții non-sinonim-la-sinonim (dN/dS) pentru gena bmp3.Testul McDonald și Kreitman (MKT) canonic și generalizat pentru gena bmp3 a fost efectuat pentru trei specii surori pe perechi, cu caracteristici spinoase și non-spinoase divergente evidențiate prin culori de fundal, ale căror niveluri de semnificație au fost indicate prin valoarea p cu font albastru și respectiv roșu.În dreapta, comparația substituțiilor de aminoacizi în proteina bmp3, substituțiile polimorfe și fixe la căluții de mare spinoși sunt indicate cu cercuri roșii și, respectiv, albastre.b Distribuția valorilor dN/dS în bmp3 la căluții de mare spinoși în comparație cu speciile nespinoase.c Evoluție independentă în arborele filogenetic reconstruit pentru proteina codificată de bmp3.d Hibridarea in situ cu montare integrală a bmp3 în Hippocampus erectus.
Referinţă
Li C și colab.Secvențele genomului dezvăluie rute globale de dispersie și sugerează adaptări genetice convergente în evoluția căluților de mare.Nat Commun.17 februarie 2021;12(1):1094.
Știri și Repere își propune să împărtășească cele mai recente cazuri de succes cu Biomarker Technologies, surprinzând realizări științifice noi, precum și tehnici proeminente aplicate în timpul studiului.
Ora postării: 06-ian-2022