EVOLUCIJA GENOME
priroda
KOMUNIKACIJE
Sekvence genoma otkrivaju globalne puteve širenja i sugeriraju konvergentne genetske adaptacije u evoluciji morskog konjića
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetska raznolikost |Demografska istorija |Gene Flow
Usluge Pacbio sekvenciranja, sastavljanja genoma de novo i anotacije pružila je Biomarker Technologies.
Highlights
1. Dobijen je visokokvalitetni genom morskog konjića (Hippocampus erectus) na nivou hromozoma sa kontigom N50 od 15,5 Mb.
2.Ukupno 358 genoma iz 21 vrste morskog konjića širom svijeta je ponovo sekvencirano.
3. Morski konjići evoluirali u kasnom oligocenu i kasniji putevi oko globalne kolonizacije identificirani su i povezani s promjenom dinamike u oceanskim strujama i paleotemporalnim otvorima morskih puteva
4. Genetska osnova ponavljajućeg adaptivnog fenotipa „koštanih bodlji“ povezana je sa nezavisnim supstitucijama u ključnom razvojnom genu.
5. Rafting preko okeanskih struja kompenzuje slabo rasprostranjenje i brza adaptacija olakšava kolonizaciju novih staništa
Dostignuća
Slika 1. Genetička raznolikost i filogenetski odnosi 358 primjeraka morskog konjića
aGeografske lokacije uzorkovanja uzorkovanih morskih konjića s obrascima nukleotidne raznolikosti (π) 21 vrste morskog konjića preko 22 hromozoma.b Susjedno stablo konstruirano sa SNP-ovima za cijeli genom od 358 morskih konjića.Simboli igle lokacije u (a) i pozadina grane u (b) odgovaraju jedni drugima.
Slika 2 Kolonizacija i demografska istorija morskih konjića
aFilogenetsko stablo i procjene vremena divergencije za 21 vrstu morskog konjića.Debljina linije grane odgovara procjeni veličine populacije (Ne), a boje ukazuju na različite loze.Simboli I–III označavaju tačke kalibracije.b–d Predviđene rute kolonizacije (obojene strelice) morskih konjića na osnovu vremena divergencije, distribucije, događaja vikarijanca i okeanskih struja (bijele strelice).b Indo-australski arhipelag je bio središte porijekla (crvena oznaka) roda Hippocampus prije nego što su se morski konjići diverzificirali i raspršili globalno 18-23 Ma.c Morski konjići su u početku kolonizirali Atlantski okean kroz otvoreni Tetijanski morski put, koji je, nakon njegovog zatvaranja (terminalni događaj tokom 7–13 Ma), odvojio ovu Tetijsku lozu od njene sestrinske loze Indijskog oceana.Potonji se kasnije brzo diverzificirao (žuta oznaka) u Arapskom moru, uspostavljajući drugi centar diversifikacije morskih konjića.d Drugi događaj kolonizacije morskog konja Atlantskog okeana dogodio se iz Indijskog okeana oko 5 Ma prošavši južnoafrički vrh i konačno stigao u istočni Pacifik kroz još uvijek otvoreni Panamski morski put otprilike 3,6 Ma.
Slika 3 Protok gena i fluktuacije efektivne veličine populacije
aOtkriven protok gena između vrsta koje nastanjuju južni Atlantski ocean.Protok gena je prikazan u blizini bijelih linija kao stopa migracije koju izvodi G-PhoCS.Debljina i smjer strelica odgovaraju brzini i smjeru toka gena, respektivno.b Fluktuacije efektivne veličine populacije prema PSMC.X osa predstavlja vrijeme u godinama prije sadašnjosti, dok y osa predstavlja efektivnu veličinu populacije.Karte su organizovane uglavnom prema geografskoj distribuciji za svaku vrstu sa različitim područjima rasprostranjenja.c Promjena nivoa mora tokom posljednjih milion godina u metrima33.Žuta linija označava posljednji globalni interglacijalni vrh, dok cijan nijansa označava posljednji period glacijalnog maksimuma.
Slika 4 Evolucija bodlji.
aLijevo, drvo vrsta koje prikazuje nezavisnu evoluciju bodlji kod morskih konjića.Dužina grane označava broj zamjena po lokaciji.Četiri bodljikave vrste morskog konjića istaknute su plavom bojom.Deblje grane odgovaraju višim stopama nesinonimnih za sinonimnih supstitucija (dN/dS) za bmp3 gen.Kanonski i generalizovani McDonald i Kreitmanov test (MKT) za bmp3 gen izveden je za tri sestrinske vrste u paru sa divergentnim bodljikavim i nebodljastim karakteristikama istaknutim bojama pozadine, čiji su nivoi značajnosti označeni p vrijednošću sa plavim i crvenim fontom, respektivno.Desno, poređenje aminokiselinskih supstitucija u bmp3 proteinu, polimorfne i fiksne supstitucije kod bodljikavih morskih konjića označene su crvenim i plavim krugovima, respektivno.b Distribucija dN/dS vrijednosti u bmp3 kod bodljikavih morskih konjića u poređenju sa vrstama koje nisu bodljikave.c Nezavisna evolucija u filogenetskom stablu rekonstruisanom za protein kodiran bmp3.d Cijela in situ hibridizacija bmp3 u Hippocampus erectus.
Referenca
Li C et al.Sekvence genoma otkrivaju globalne puteve širenja i sugeriraju konvergentne genetske adaptacije u evoluciji morskog konjića.Nat Commun.17. februar 2021.; 12(1):1094.
Vijesti i istaknuti detalji ima za cilj dijeljenje najnovijih uspješnih slučajeva sa Biomarker Technologies, bilježi nova naučna dostignuća, kao i istaknute tehnike primijenjene tokom studije.
Vrijeme objave: Jan-06-2022