EVOLUCIJA GENOMA
narave
KOMUNIKACIJE
Zaporedja genoma razkrivajo globalne razpršilne poti in kažejo na konvergentne genetske prilagoditve v evoluciji morskega konjička
PacBio |Illumina |Hi-C |WGS |Genetska raznolikost |Demografska zgodovina |Genski tok
Storitve sekvenciranja Pacbio, sestavljanja genoma de novo in označevanja je zagotovilo Biomarker Technologies.
Poudarki
1. Dobljen je bil visokokakovosten genom morskega konjička (Hippocampus erectus) na ravni kromosoma s kontigom N50 15,5 Mb.
2. Skupaj 358 genomov 21 vrst morskih konjičkov po vsem svetu je bilo ponovno sekvenciranih.
3. Morski konjički, ki so se razvili v poznem oligocenu, in kasnejše kolonizacijske poti okoli sveta so identificirani in povezani s spreminjajočo se dinamiko oceanskih tokov in paleotemporalnih odprtin morskih poti
4. Genetska osnova ponavljajočega se adaptivnega fenotipa "koščenih bodic" je povezana z neodvisnimi substitucijami v ključnem razvojnem genu.
5. Rafting preko oceanskih tokov kompenzira slabo razpršenost in hitro prilagajanje olajša kolonizacijo novih habitatov
Dosežki
Slika 1 Genetska raznolikost in filogenetski odnosi 358 osebkov morskega konjička
aGeografske lokacije vzorčenja za vzorčene morske konjičke z vzorci raznolikosti nukleotidov (π) 21 vrst morskih konjičkov na 22 kromosomih.b Sosednje drevo, zgrajeno z genomskimi SNP-ji 358 morskih konjičkov.Simboli žebljička za lokacijo v (a) in ozadje veje v (b) ustrezajo drug drugemu.
Slika 2 Kolonizacija in demografska zgodovina morskih konjičkov
aFilogenetsko drevo in ocene časa divergence za 21 vrst morskih konjičkov.Debelina razvejane črte ustreza oceni velikosti populacije (Ne), barve pa označujejo različne linije.Simboli I–III označujejo kalibracijske točke.b–d Predvidene kolonizacijske poti (barvne puščice) morskih konjičkov na podlagi časa razhajanja, porazdelitve, dogodkov nadomeščanja in oceanskih tokov (bele puščice).b Indo-avstralski arhipelag je bil središče izvora (rdeča oznaka) rodu Hippocampus, preden so se morski konjički razširili in razpršili po svetu 18–23 milijonov let.c Morski konjički so sprva kolonizirali Atlantski ocean skozi odprto tetijsko morsko pot, ki je po zaprtju (terminalni dogodek med 7. in 13. Majem) ločila to tetijsko linijo od njene sestrske linije v Indijskem oceanu.Slednje se je nato hitro razširilo (rumena oznaka) v Arabskem morju in vzpostavilo drugo središče diverzifikacije morskih konjičkov.d Drugi dogodek kolonizacije morskega konjička v Atlantskem oceanu se je zgodil iz Indijskega oceana približno 5 Ma, tako da je prečkal južnoafriško konico in končno prispel v vzhodni Tihi ocean skozi še vedno odprto Panamsko morje približno 3,6 Ma.
Slika 3 Pretok genov in nihanja v efektivni velikosti populacije
aZaznan pretok genov med vrstami, ki živijo v južnem Atlantskem oceanu.Pretok genov je prikazan v bližini belih črt kot stopnja migracije, ki jo izpelje G-PhoCS.Debelina in smer puščic ustrezata hitrosti in smeri pretoka genov.b Nihanja dejanske velikosti populacije glede na PSMC.Os x predstavlja čas v letih pred sedanjostjo, medtem ko os y predstavlja dejansko velikost populacije.Karte so organizirane predvsem glede na geografsko razširjenost za vsako vrsto z različnimi območji razširjenosti.c Sprememba gladine morja v zadnjih 1 milijonih let v metrih33.Rumena črta označuje zadnji svetovni medledeni vrh, medtem ko cian odtenek označuje zadnje ledeniško največje obdobje.
Sl. 4 Razvoj bodic.
aLevo, drevo vrst, ki prikazuje neodvisen razvoj bodic pri morskih konjičkih.Dolžina veje označuje število zamenjav na mesto.Štiri vrste bodičastih morskih konjičkov so označene z modro.Debelejše veje ustrezajo višjim stopnjam zamenjav med nesinonimi in sinonimi (dN/dS) za gen bmp3.Kanonični in posplošeni McDonaldov in Kreitmanov test (MKT) za gen bmp3 je bil izveden za tri sestrske vrste po parih z različnimi bodičastimi in nebodičastimi lastnostmi, poudarjenimi z barvami ozadja, katerih ravni pomembnosti so bile označene z vrednostjo p z modro oziroma rdečo pisavo.Desno, primerjava aminokislinskih substitucij v proteinu bmp3, polimorfne in fiksne substitucije pri bodičastih morskih konjičkih so označene z rdečimi oziroma modrimi krogi.b Porazdelitev vrednosti dN/dS v bmp3 pri bodičastih morskih konjičkih v primerjavi z vrstami brez bodic.c Neodvisna evolucija v filogenetskem drevesu, rekonstruiranem za protein, ki ga kodira bmp3.d Celotna in situ hibridizacija bmp3 v Hippocampus erectus.
Referenca
Li C et al.Zaporedja genoma razkrivajo globalne poti razpršitve in kažejo na konvergentne genetske prilagoditve v evoluciji morskega konjička.Nat Commun.17. februar 2021;12(1):1094.
Novice in poudarki želi deliti najnovejše uspešne primere z Biomarker Technologies, zajeti nove znanstvene dosežke in vidne tehnike, uporabljene med študijo.
Čas objave: 6. januarja 2022