龟蚁的表型可塑性对基因和调控位点具有相反的进化影响

《Evolution》：Phenotypic plasticity in turtle ants has opposing evolutionary consequences for genes and regulatory loci

表型可塑性通过保护编码基因免受选择，同时对其进化施加强约束，解释了蜥蜴蚁士兵形态重复进化中的分子机制，揭示胰岛素信号、imaginal disc发育和Hippo信号通路在形态分化中的作用。

　　

摘要

表型可塑性广泛存在且在进化过程中具有重要意义，但新表型特征的基因组后果仍不清楚。在这里，我们研究了与Cephalotes龟蚁工蚁可塑性重复进化相关的分子进化模式。在这种蚂蚁中，较小的工蚁和较大的兵蚁是通过发育可塑性机制从同一个基因组蓝图产生的。我们结合了发育转录组学和比较基因组学方法，来探讨基因选择、调控序列选择以及与兵蚁形态重复进化相关的特异性基因的出现之间的关系。研究发现，表型可塑性使蛋白质编码基因免受选择压力，但却对基因调控位点的进化施加了强烈的选择约束。兵蚁形态的发育过程中，进化上古老的基因发挥了重要作用。此外，我们的数据将三条通路——通过胰岛素信号传导的营养通路、想象盘发育通路，以及首次发现的Hippo信号通路——联系起来，这些通路使得龟蚁能够从同一个基因组背景中分化出不同的工蚁和兵蚁。综上所述，我们的结果表明，在龟蚁兵蚁形态的重复进化过程中，可塑性导致对基因的选择压力减弱，但对调控元件则施加了选择约束。

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