GENOMEVOLUSJON
natur
KOMMUNIKASJONER
Genomsekvenser avslører globale spredningsveier og antyder konvergerende genetiske tilpasninger i havhestens evolusjon
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetisk mangfold |Demografisk historie |Gene Flow
Pacbio-sekvensering, genom de novo-montering og kommentartjenester ble levert av Biomarker Technologies.
Høydepunkter
1. Et høykvalitets kromosom-nivå sjøhest (Hippocampus erectus) genom med contig N50 på 15,5 Mb ble oppnådd.
2.Totalt 358 genomer fra verdensomspennende 21 sjøhestearter ble sekvensert på nytt.
3. Sjøhester utviklet seg i sen oligocen og påfølgende sirkum-globale koloniseringsruter er identifisert og knyttet til skiftende dynamikk i havstrømmer og paleotemporale sjøveisåpninger
4. Det genetiske grunnlaget for den tilbakevendende "beny spines" adaptive fenotypen er knyttet til uavhengige substitusjoner i et nøkkelutviklingsgen.
5. Rafting via havstrømmer kompenserer for dårlig spredning og rask tilpasning letter kolonisering av nye habitater
Prestasjoner
Fig. 1 Genetisk mangfold og fylogenetiske forhold til 358 sjøhesteprøver
enGeografiske prøvetakingssteder for samplede sjøhester med mønstre av nukleotiddiversitet (π) av de 21 sjøhesteartene på tvers av 22 kromosomer.b Nabo-tre konstruert med genomomfattende SNP-er av 358 sjøhester.Plasseringsstiftsymboler i (a) og grenbakgrunn i (b) tilsvarer hverandre.
Fig. 2 Kolonisering og demografisk historie til sjøhester
enFylogenetiske tre- og divergenstidsanslag for 21 sjøhestearter.Grenlinjetykkelsen tilsvarer populasjonsstørrelsesestimatene (Ne) og farger indikerer ulike avstamninger.Symbolene I–III indikerer kalibreringspunkter.b–d Forutsagte koloniseringsruter (fargede piler) for sjøhester basert på divergenstid, distribusjon, vikarianshendelser og havstrømmer (hvite piler).b Den indo-australske skjærgården var opprinnelsessenteret (rød markering) for slekten Hippocampus før sjøhester diversifiserte og spredte seg globalt 18–23 Ma.c Sjøhester koloniserte først Atlanterhavet gjennom den åpne Tethyan-sjøveien, som, etter at den ble stengt (Terminal Event under 7–13 Ma), skilte denne Tethyan-slekten fra søsterlinjen i Indiahavet.Sistnevnte ble deretter raskt diversifisert (gul markering) i Arabiahavet, og etablerte et andre senter for diversifisering av sjøhest.d En annen sjøhestkoloniseringshendelse av Atlanterhavet skjedde fra Det indiske hav ca. 5Ma ved å passere den sørafrikanske spissen, og til slutt ankom Øst-Stillehavet gjennom den fortsatt åpne Panama-sjøveien på ca. 3,6 Ma.
Fig. 3 Genstrøm og fluktuasjoner i effektiv populasjonsstørrelse
enGenstrøm oppdaget mellom arter som bor i Sør-Atlanterhavet.Genflyt vises i nærheten av de hvite linjene som migrasjonshastighet utledet av G-PhoCS.Tykkelse og retning av pilene tilsvarer henholdsvis hastigheter og retning av genstrøm.b Svingninger i effektiv populasjonsstørrelse ved PSMC.X-aksen representerer tid i år før nåtid, mens y-aksen representerer den effektive populasjonsstørrelsen.Kartene er organisert hovedsakelig etter den geografiske utbredelsen for hver av artene med ulike utbredelsesområder.c Havnivåendring de siste 1 million årene i meter33.Den gule linjen indikerer den siste globale interglasiale toppen mens den cyan skyggen indikerer den siste istidens maksimale periode.
Fig. 4 Ryggens utvikling.
enTil venstre, Artstre som viser den uavhengige utviklingen av ryggrader hos sjøhester.Grenlengden angir antall erstatninger per sted.Fire piggete sjøhestearter er uthevet i blått.Tykkere grener tilsvarer høyere forekomster av ikke-synonyme-til-synonyme substitusjoner (dN/dS) for bmp3-genet.Kanonisk og generalisert McDonald og Kreitman-test (MKT) for bmp3-genet ble utført for tre parvise søsterarter med divergerende piggete og ikke-piggede egenskaper fremhevet av bakgrunnsfarger, hvis signifikansnivåer ble indikert med p-verdi med henholdsvis blå og rød skrift.Til høyre, sammenligning av aminosyresubstitusjoner i bmp3-protein, polymorfe og fikserte substitusjoner hos piggete sjøhester er indikert med henholdsvis røde og blå sirkler.b Fordeling av dN/dS-verdier i bmp3 hos piggete sjøhester sammenlignet med ikke-piggede arter.c Uavhengig evolusjon i det fylogenetiske treet rekonstruert for proteinet kodet av bmp3.d Helmontert in situ hybridisering av bmp3 i Hippocampus erectus.
Henvisning
Li C et al.Genomsekvenser avslører globale spredningsveier og antyder konvergerende genetiske tilpasninger i havhestens evolusjon.Nat Commun.17. februar 2021;12(1):1094.
Nyheter og høydepunkter tar sikte på å dele de siste vellykkede tilfellene med Biomarker Technologies, fange nye vitenskapelige prestasjoner samt fremtredende teknikker brukt under studien.
Innleggstid: Jan-06-2022