NC:多国研究团队合作揭秘“群居寄生蚁”的分子演化过程 | CNGBdb支撑发表科研成果解读

2021-07-20 81CNGBdb

2021年5月,来自哥本哈根大学、德国明斯特大学、深圳华大生命科学研究院等多国科研团队共同在《Nature Communications》上发表了其最新科研成果,通过分析三种罕见“群居寄生蚁”的基因组及其与各自宿主物种之间的差异,发现疏松选择是群居寄生蚁基因组侵蚀的基础,这一研究为蚁群中群居寄生现象的分子演化过程提供了详细的见解。

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此项研究中的测序及组装数据已存储于国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号分别为:CNP0000530CNP0000905

主要研究结果

为了探索寄生蚁的进化变化动态,研究团队获得并分析了三种Acromyrmex inquilines及其各自宿主物种的全基因组序列。分析结果证实在全基因组和特定性状的遗传侵蚀方面,遗传谱系积累了趋同进化的特征。 特别是,研究团队发现 (1) 寄生蚁的自然选择总体上是疏松的,很可能是因为许多祖先的社会特征已经变得多余,并且因为 Ne 预计在社会昆虫中本身较低,在社会寄生群体中进一步减少,(2)基因组丢失和减少影响了“群居寄生蚁”的嗅觉受体,(3)基因组变化在高度特化的群居寄生中最为极端,并且(4)基因组水平的损失/减少是通过固定不同种类的基因组重排而出现的。

为了在蚂蚁基因组中证明基因组侵蚀效应,研究团队调查了整个基因组结构,以及可能受该基因组衰变影响的单个基因。首先发现了基因组重排和倒置的广泛证据,这是不稳定和衰变的标志;其次,在基因网络中,研究小组鉴定了 233 个基因,这些基因在至少一个“寄生蚁”分支中表现出疏松选择(relaxed selection)的迹象,另有 102 个基因表现出强化选择(intensified selection)的迹象。

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通过功能富集分析确定了在“群居寄生蚁”中基因损失率高的基因家族。其中,基因组丢失和减少对“寄生蚁”的嗅觉和味觉影响最大。

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研究意义

此项研究的结果不仅对了解蚂蚁非常重要,还为基因组“功能失去”(loss-of-function)研究系统在其他寄生物种中的作用提供了参考,并在表型和基因组层面上识别了合作群居种群生活的特征。

研究人员表示接下来,他们计划对这些群居寄生蚁进行更深入的基因组学研究,以获得令人兴奋的深入见解,特别是借助长读测序技术(long-read sequencing technologies),可以进行更为详细的分析。

参考文献
Schrader, L., Pan, H., Bollazzi, M. et al. Relaxed selection underlies genome erosion in socially parasitic ant species. Nat Commun 12, 2918 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23178-w
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