Pseudo-Chromosomen-Längen-Genomaufbau für den Tiefseeaal Ilyophis brunneus wirft ein Licht auf die Anpassung an die Tiefsee

Kürzlich veröffentlichte das Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Shunping He vom Institute of Deep Sea Science and Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften seine Forschungsergebnisse in der Online-Version von Wissenschaft China Biowissenschaften.

Sie berichteten über das erste qualitativ hochwertige Genom eines Tiefseeaals (Ilyophis brunneus), das Aufschluss über die molekularen Mechanismen der Tiefseeanpassung gibt. Die Tiefseeaalprobe wurde von Chinas bemanntem Tauchboot „Shen Hai Yong Shi“ in einer Tiefe von 3.500 Metern im Marianengraben entnommen. Die Forscher identifizierten den Aal durch morphologische Beobachtung und mitochondriale Barcode-Analyse als schlammigen Pfeilzahnaal (MAE).

Um die molekularen Mechanismen der Tiefseeanpassung im Aal zu untersuchen, sequenzierten und assemblierten die Forscher zunächst ein qualitativ hochwertiges Genom des MAE unter Verwendung von Illumina-Hochdurchsatzsequenzierung, PacBio und Hi-C-Technologien. Anschließend führten sie phylogenetische und vergleichende Genomanalysen durch, um seinen Ursprung und seine Anpassungsmechanismen aufzuklären.

Die Studie ergab, dass mehrere kritische Gene im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung und Regulierung des Zytoskeletts spezifische Mutationen erfahren hatten, wie z. B. die TUGBCP3- und ITGA-Gene, die einer starken positiven Selektion unterzogen wurden. TUBGCP3 ist ein wesentlicher Bestandteil des γ-Tubulin-Komplexes und spielt eine entscheidende Rolle bei der Keimbildung der Mikrotubuli im Zentrosom, während ITGA die Stabilität des Mikrotubuli-Zytoskeletts fördert und den Zusammenbau des Zytoskeletts reguliert.

Die Forscher fanden auch heraus, dass eine große Anzahl von Genfamilien eine Expansion, positive Selektion und schnelle Evolution durchlief, die mit der DNA-Reparaturkapazität, der Membranflüssigkeit, normalen Transkriptions- und Translationsprozessen und dem Energiestoffwechsel in Zusammenhang standen.

Darüber hinaus ergab die Selektionsdruckanalyse von Tiefseeaalen, Europäischen Aalen und anderen Flachwasserfischarten, dass der ω-Wert von Tiefseeaalen signifikant höher war als der von anderen Fischarten, was darauf hindeutet, dass der Tiefseeaal wahrscheinlich eine funktional beschleunigte Evolution in der extremen Tiefseeumgebung erlebt. Diese genetischen Variationen haben es dem Tiefseeaal möglicherweise ermöglicht, seine Fähigkeit zur Anpassung an extreme Tiefseeumgebungen zu entwickeln.