壁虎适应生活方式转变的视蛋白基因进化研究

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:m200997
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爬行动物起源于距今约310~320百万年前晚石炭纪时期的早期四足动物。自此它们向全球蔓延,适应了不同的生活环境,成为形态和生理上最多样化的四足动物。尤其是有鳞类爬行动物,它们的生态环境和栖息地多样化,并且许多物种依赖视觉作为它们的主要感观。大部分的蜥蜴都是严格的昼行性动物,而作为最大的现生蜥蜴类群,绝大多数壁虎都是夜行性的,只有15个属是昼行性种类。生活方式的转变可能会引起视蛋白基因的适应性进化。Walls提出现代壁虎的祖先是丢失了视杆基因RH1的昼行性蜥蜴。这些祖先蜥蜴主要在白昼活动,不需要视杆蛋白行使功能,于是这个基因就慢慢失活了。为了适应生活方式由昼行性向夜行性的转变,与RH1基因最为相似的视锥基因RH2,逐渐在暗环境中发挥类似视杆的作用;同时还伴随着另一个视锥基因SWS2基因的假基因化,因此壁虎只有三个有功能的视觉基因RH2、LWS和SWS1。本文克隆了壁虎下目3科17种,石龙子总科1科6种,蜥蜴总科3科1 1种,蛇蜥下目1科1种,共80条视蛋白基因序列,并从GenBank下载18科22个物种共86条视蛋白基因序列。基于PAML、Datamonkey和TreeSAPP三种方法,将两种方法以上检测的位点作为显著的正选择位点,结果显示RH2、LWS和SWS1基因上分别有12个、9个和7个正选择位点。支-位点模型中,RH2基因有4个末端支受到了正选择作用,其中3个末端支都属于壁虎下目;LWS基因检测出受选择作用的2个末端支和1个祖先支也都属于壁虎下目;SWS1基因有1个末端支和5个祖先支受到了正选择作用,其中末端支和3个祖先支都属于壁虎下目。所以,支-位点模型分析结果表明壁虎类RH2、LWS和SWS1受到的正选择作用普遍大于其它的蜥蜴类群。基于视蛋白基因的滑窗分析结果显示,RH2和LWS受到的选择压力作用较强烈;且壁虎类所受的选择压力明显高于其它蜥蜴类群。以往的研究揭示了夜行和昼行壁虎在视网膜解剖学上的差异,本研究显示在昼行性壁虎中,三个视觉基因分别受到了不同的选择压力,推测与其从夜行性壁虎祖先“三次昼行”的转变相关。综上所述,我们的研究结果表明,视蛋白基因在所有的蜥蜴中都受到了不同的选择压力,而壁虎为适应夜行生活和低光环境,加速了这些基因的进化。这些研究结果可以为进一步深入探究蜊蜴应对不同的生活方式(夜行性和昼行性)的分子进化及其特点提供线索和分子证据。
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