Cyrnea seurati的线粒体基因组序列揭示了Spiruromorpha类群的系统发育关系及其对进化过程的启示

《Parasites & Vectors》：The mitochondrial genome sequence of Cyrnea seurati revealed the phylogenetic relationship in Spiruromorpha and its implications for evolution

　　

摘要

背景

螺旋线虫亚目包含多种具有兽医和医学重要性的寄生线虫，其中许多以节肢动物作为中间宿主或传播媒介。然而，由于单基因标记的局限性以及化石记录的匮乏，该类群内的系统发育关系和进化历史仍不明确。完整的线粒体基因组为解析深层进化过程以及了解与寄生虫-传播媒介-宿主相互作用相关的适应性机制提供了有力的工具。

结果

我们首次从中国一只欧亚隼（Falco subbuteo）体内分离出了Cyrnea seurati（钩口线虫科）的完整线粒体基因组，并对其进行了分析。这个13,761碱基对的环状基因组包含12个蛋白质编码基因、22个tRNA和2个rRNA，其基因排列在钩口线虫科内保持一致，但起始密码子具有独特性：nad4的起始密码子为GTT，而cytb的则为TTT。比较分析显示，该物种与其他钩口线虫科物种的遗传差异较大（核苷酸序列差异为20.5–37.4%），从而证实了其属于独立的属。通过对54个螺旋线虫亚目线粒体基因组的系统基因组学分析，发现了两个主要分支，且各超科之间存在广泛的并系现象，相比之下，线粒体数据能提供比18S rRNA更精确的分析结果。通过已发表的化石记录进行分化时间估算，发现螺旋线虫亚目的最近共同祖先可追溯到泥盆纪（约366.77百万年前），而其大规模演化则发生在侏罗纪与白垩纪过渡期，这一时期昆虫传播媒介和脊椎动物宿主都出现了多样化。在9个蛋白质编码基因中检测到了正向选择现象，尤其是在OXPHOS基因（cox2、cytb、nad1、nad6）中，这表明这些寄生虫为适应不同的宿主环境和代谢需求而发生了进化。密码子使用频率分析显示，这些寄生虫存在明显的AT偏好，且其适应性模式与宿主来源密切相关。

结论

本研究为Cyrnea属提供了首个线粒体基因组数据，极大地丰富了螺旋线虫亚目的分子数据库。我们的系统基因组学分析框架解决了长期以来关于螺旋线虫亚目分类关系的不确定性，同时也凸显了线粒体标记在追踪寄生虫与传播媒介协同进化过程中的重要作用。检测到的正向选择信号表明，线粒体适应性参与了这些寄生虫的生态多样化过程，这一发现对于理解线虫寄生现象、病原体控制以及寄生虫、传播媒介和宿主之间的进化互动具有重要意义。

图形摘要