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게놈 서열은 세계적인 분산 경로를 밝히고 해마 진화에서 수렴적인 유전적 적응을 제안합니다

팩바이오 |일루미나 |하이씨 |WGS |유전적 다양성 |인구통계학적 역사 |유전자 흐름

Pacbio 시퀀싱, 게놈 드 노보 어셈블리 및 주석 서비스는 Biomarker Technologies에서 제공되었습니다.

하이라이트

1. 15.5Mb의 contig N50을 갖는 고품질 염색체 수준 해마(Hippocampus 즉시 사용) 게놈을 얻었습니다.

2. 전 세계 21종의 해마 종에서 총 358개의 게놈이 재배열되었습니다.

3. 후기 올리고세에서 진화한 해마와 그에 따른 전 지구적 식민지화 경로가 확인되었으며 해류 및 고시간적 항로 개구부의 역학 변화와 연관되어 있습니다.

4. 반복되는 "뼈 가시" 적응 표현형의 유전적 기초는 주요 발달 유전자의 독립적인 치환과 연결되어 있습니다.

5. 해류를 통한 래프팅은 분산이 잘 안되는 부분을 보완하고 빠른 적응을 통해 새로운 서식지의 식민지화를 촉진합니다.

업적

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그림 1 해마 표본 358마리의 유전적 다양성과 계통발생적 관계

22개의 염색체에 걸쳐 21종의 해마 종의 뉴클레오티드 다양성(π) 패턴을 가진 샘플링된 해마의 지리적 샘플링 위치입니다.b 358마리의 해마의 게놈 전체 SNP로 구성된 이웃 결합 트리.(a)의 위치 핀 기호와 (b)의 분기 배경은 서로 일치합니다.

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그림 2 해마의 군집화와 인구통계학적 역사

21종의 해마 종에 대한 계통발생수 및 발산 시간 추정치입니다.가지 선 두께는 인구 규모 추정치(Ne)에 해당하고 색상은 다양한 혈통을 나타냅니다.기호 I~III은 교정 ​​지점을 나타냅니다.b – d 발산 시간, 분포, 생존 사건 및 해류 (흰색 화살표)를 기반으로 한 해마의 예상 식민지 경로 (색 화살표).b 인도-호주 군도는 해마가 1800~2300년 전 세계적으로 다양화되고 분산되기 전에 해마속(Hippocampus)의 기원 중심지(빨간색 표시)였습니다.c 해마는 처음에 테시안 항로를 통해 대서양에 식민지를 형성했으며, 폐쇄된 후(700~1300만 년 동안의 터미널 이벤트) 이 테시안 혈통을 인도양 자매 혈통에서 분리했습니다.후자는 이후 아라비아해에서 빠르게 다양화(노란색 표시)되어 해마 다양화의 두 번째 중심지가 되었습니다.d 대서양의 두 번째 해마 식민지화 사건은 약 500만 년 전 인도양에서 남아프리카 끝을 통과하여 약 360만 년 전 아직 열려 있는 파나마 항로를 통해 마침내 동태평양에 도착했습니다.

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그림 3 유전자 흐름과 유효 인구 규모의 변동

남대서양에 서식하는 종들 사이에서 유전자 흐름이 감지되었습니다.유전자 흐름은 G-PhoCS에 의해 추론된 이동 속도로 흰색 선 근처에 표시됩니다.화살표의 두께와 방향은 각각 유전자 흐름의 속도와 방향에 해당합니다.b PSMC에 의한 유효 인구 규모의 변동.x축은 현재 이전의 시간(년)을 나타내고 y축은 유효 인구 규모를 나타냅니다.차트는 주로 분포 지역이 다른 각 종의 지리적 분포에 따라 구성됩니다.c 지난 100만년 동안의 해수면 변화(미터)33.노란색 선은 마지막 전 세계 간빙기 피크를 나타내고 청록색 음영은 마지막 빙하 최대 기간을 나타냅니다.

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그림 4 척추의 진화.

왼쪽, 해마의 가시의 독립적인 진화를 보여주는 종 트리.분기 길이는 사이트당 대체 수를 나타냅니다.네 개의 가시 해마 종은 파란색으로 강조 표시됩니다.가지가 두꺼울수록 bmp3 유전자에 대한 비동의어-동의어 치환(dN/dS) 비율이 더 높습니다.bmp3 유전자에 대한 정식 및 일반화된 McDonald 및 Kreitman 테스트(MKT)는 배경색으로 강조된 발산 가시 및 비 가시 특징을 갖는 3개의 쌍별 자매 종에 대해 수행되었으며, 그 유의 수준은 각각 파란색 및 빨간색 글꼴로 p 값으로 표시되었습니다.오른쪽, bmp3 단백질의 아미노산 치환 비교, 가시 해마의 다형성 및 고정 치환은 각각 빨간색과 파란색 원으로 표시됩니다.b 가시가 없는 종과 비교하여 가시 해마의 bmp3의 dN/dS 값 분포.c bmp3에 의해 인코딩된 단백질에 대해 재구성된 계통발생수의 독립적인 진화.d 해마 에렉투스에서 bmp3의 전체 마운트 현장 하이브리드화.

참조

Li Cet al.게놈 서열은 세계적인 분산 경로를 밝히고 해마 진화에서 수렴적인 유전적 적응을 제안합니다.냇 커뮤.2021년 2월 17;12(1):1094.

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게시 시간: 2022년 1월 6일

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