Molecular Phylogenetics and Evolution
https://doi.org/10.1016/j.ympev.2024.108209

Transkriptomische Daten belegen die phylogenetische Kongruenz und offenbaren genomische Veränderungen, die mit der wiederholten Entwicklung des Annualismus bei Aplocheiloid-Killifischen (Cyprinodontiformes) verbunden sind.

Transcriptomic data support phylogenetic congruence and reveal genomic changes associated with the repeated evolution of annualism in aplocheiloid killifishes (Cyprinodontiformes)

Autoren:

Andrew W. Thompson, Amanda C. Black, Yu Huang, Qiong Shi, Andrew I. Furness, Ingo Braasch, Federico G. Hoffmann, Guillermo Ortí

Molecular Phylogenetics and Evolution
Volume 201, December 2024, 108209
https://doi.org/10.1016/j.ympev.2024.108209



Abstrakt:

Die wiederholte Entwicklung neuartiger Lebensgeschichten, die mit ökologischen Variablen korrelieren, bietet Möglichkeiten zur Untersuchung der Konvergenz genetischer, entwicklungsbedingter und metabolischer Merkmale. Fast die Hälfte der 800 Arten der Aplocheiloid-Killifische, einer Gruppe von Knochenfischen mit zirkumtropischer Verbreitung, sind „einjährige“ oder saisonale Arten, die in kurzlebigen Gewässern überleben, die austrocknen und wochen- bis monatelang kein Wachstum, keine Fortpflanzung oder kein Überleben mehr ermöglichen jährlich. Aber die wiederholte Entwicklung von Anpassungen, die Schlüsselmerkmale der jährlichen Lebensgeschichte dieser Fische sind, bleibt ohne einen robusten phylogenetischen Rahmen kaum bekannt. Wir präsentieren eine groß angelegte phylogenomische Rekonstruktion der Evolution aplocheiloider Killifische unter Verwendung neu sequenzierter Transkriptome, die aus einer Vielfalt von Killifischen stammen, die mutmaßliche unabhängige Ursprünge des Annualismus darstellen. Die Schätzung des Ahnenzustands zeigt, dass die Entwicklungsruhe (Diapause), ein Schlüsselmerkmal des jährlichen Lebenszyklus von Killifischen, bei afrikanischen und südamerikanischen Abstammungslinien möglicherweise bis zu sieben Mal unabhängig voneinander entstanden ist. Um die genetische Grundlage dieses einzigartigen Merkmals weiter zu erforschen, messen wir Veränderungen in den Evolutionsraten unter orthologen Genen im Lebensbaum der Killifische, indem wir die Codon-Evolution mithilfe von dN/dS-Verhältnissen quantifizieren. Wir zeigen, dass einige Gene in Abstammungslinien höhere dN/dS-Verhältnisse aufweisen, was zu Arten mit jährlicher Lebensgeschichte führt. Viele von ihnen stellen wichtige Entwicklungsgene oder kernkodierte Stoffwechselgene dar, die die oxidative Phosphorylierung steuern. Schließlich vergleichen wir diese Gene mit höherem ω mit Genen, die zuvor mit Entwicklungsruhe und Stoffwechselverschiebungen bei Killifischen und anderen Wirbeltieren in Verbindung gebracht wurden, und identifizieren so molekulare Evolutionssignaturen wiederholter Übergänge in extreme Umgebungen.