苏拉威西稻鱼（Oryzias）物种中绿色敏感视蛋白（RH2）的分子进化：单一起源

《Journal of Molecular Evolution》：Molecular Evolution of the Green-Sensitive Opsins (RH2) in Sulawesi Oryzias Species with a Single Origin

绿敏视蛋白（RH2）在苏拉威西特有物种分化中呈现不同进化模式：RH2-A基因四个强正向选择位点（94,112,166,198）独立演化并影响光谱吸收；RH2-B/C基因在苏拉威西呈现独立进化（新突变产生），而其他地区协同进化，其中部分位点（B/C间五处）早于物种分化的苏拉威西 colonization 发生。该研究揭示正向选择与独立进化驱动光感受器适应性演化机制。

　　

摘要

在硬骨鱼类的进化过程中，对绿色敏感的视蛋白（RH2）家族经历了比其他视蛋白家族更多的基因复制和丢失事件。尽管之前已经研究了属于三个主要物种群的Oryzias物种中RH2基因的进化模式（这些物种分布在不同的地区），但苏拉威西岛上特有物种的进化机制仍不清楚。这些特有物种的共同祖先大约在2000万年前殖民了该地区。在这项研究中，我们测定了苏拉威西岛上19种Oryzias（Adrianichthyidae科）个体的RH2基因的核苷酸序列。在RH2-A中，我们发现了四个氨基酸位点（位置94、112、166和198），其ω值超过5.3，表明存在强烈的正选择压力。值得注意的是，其中三个位点的替换已知会影响吸收光谱，并且在物种分化过程中独立发生在不同的系统发育分支上。在RH2-B和RH2-C基因中，相同的氨基酸残基在个体内部以及不同物种之间存在共性，这表明发生了平行突变和/或基因转换事件。此外，在苏拉威西岛被殖民之前，RH2-B和RH2-C基因之间已经固定了五个氨基酸替换，其中四个替换与精细的光谱调节有关。虽然在苏拉威西岛以外的物种中RH2-B和RH2-C经历了协同进化，但在苏拉威西岛上，这两个基因发生了分歧。这种分歧似乎是由于在物种形成过程中RH2-B或RH2-C中出现了新的突变所致。在RH2基因中，多个不同位点的氨基酸替换导致了吸收光谱的变化。特别是RH2-A中含有参与光谱调节的受正选择的残基，这表明这些替换可能促进了适应性进化。我们的发现为RH2基因的进化动态提供了新的见解。

在硬骨鱼类的进化过程中，对绿色敏感的视蛋白（RH2）家族经历了比其他视蛋白家族更多的基因复制和丢失事件。尽管之前已经研究了属于三个主要物种群的Oryzias物种中RH2基因的进化模式（这些物种分布在不同的地区），但苏拉威西岛上特有物种的进化机制仍不清楚。在这项研究中，我们测定了苏拉威西岛上19种Oryzias（Adrianichthyidae科）个体的RH2基因的核苷酸序列。在RH2-A中，我们发现了四个氨基酸位点（位置94、112、166和198），其ω值超过5.3，表明存在强烈的正选择压力。值得注意的是，其中三个位点的替换已知会影响吸收光谱，并且在物种分化过程中独立发生在不同的系统发育分支上。在RH2-B和RH2-C基因中，相同的氨基酸残基在个体内部以及不同物种之间存在共性，这表明发生了平行突变和/或基因转换事件。此外，在苏拉威西岛被殖民之前，RH2-B和RH2-C基因之间已经固定了五个氨基酸替换，其中四个替换与精细的光谱调节有关。虽然在苏拉威西岛以外的物种中RH2-B和RH2-C经历了协同进化，但在苏拉威西岛上，这两个基因发生了分歧。这种分歧似乎是由于在物种形成过程中RH2-B或RH2-C中出现了新的突变所致。在RH2基因中，多个不同位点的氨基酸替换导致了吸收光谱的变化。特别是RH2-A中含有参与光谱调节的受正选择的残基，这表明这些替换可能促进了适应性进化。我们的发现为RH2基因的进化动态提供了新的见解。