Molekylære mekanismer for gydevaner for adaptiv stråling af endemiske østasiatiske cyprinidfisk

Adaptive strålinger repræsenterer hurtig forgrening i livets træ og er anerkendt som kritiske drivkræfter for biodiversitet. Studier af dem er centrale for at forstå de mekanismer, der driver artsdannelse, diversificering og mange tilknyttede økologiske og evolutionære processer. Under adaptiv stråling spiller egenskaber relateret til økologisk og reproduktiv isolation en stor rolle i udformningen af ​​biodiversiteten.

De endemiske østasiatiske cyprinider, omtalt som Xenocyprididae (Teleostei:Ostariophysi:Cypriniformes), er en naturlig samling af ferskvandsfisk, der hurtigt udviklede sig i det østlige Asien. Den evolutionære stråling af endemiske østasiatiske cyprinider er blevet foreslået at udvikle sig gennem en ændring i gydevaner, der involverer en overgang fra semi-flydende æg til klæbende æg som reaktion på dannelse af tværbundet flod-søsystem. Imidlertid forbliver de molekylære mekanismer, der understøtter de markante ændringer i gydevaner i denne adaptive stråling, uudforskede.

I en undersøgelse offentliggjort i Research , en forskergruppe ledet af prof. Xie Ping fra Institute of Hydrobiology (IHB) ved det kinesiske videnskabsakademi illustrerede de nye molekylære mekanismer forbundet med hydrering og klæbeevne af ferskvandsfiskeæg og identificerede kritiske molekylære mekanismer involveret i adaptiv stråling af endemiske østasiatiske cyprinider.

Forskerne sammenlignede de halvflydende æg fra seks repræsentative arter (Cuter alburnus-B, Hypophthalmichthys molitrix, H. nobilis, Ctenopharyngodon idella, Mylopharyngodon piceus og Squaliobarbus curriculus) med de adhæsive æg fra tre repræsentative arter (C. alburnus-A, C. alburnus-A, Megalobrama amblycephala og C. dabryi), der tilhører den endemiske østasiatiske cyprinidgruppe.

De afslørede kritiske molekylære mekanismer for hydrering og adhæsivitet involveret i den adaptive stråling af endemiske østasiatiske cyprinider baseret på biokemisk sammensætning, morfologiske karakteristika, histokemisk farvning, multiomiske analyser, immunfluorescens og inhibitortests.

Besides, the researchers found that semi-buoyant eggs enhance hydration by increasing the degradation of yolk protein and accumulation of Ca ²⁺ and Mg ²⁺ ions, while adhesive eggs improve adhesiveness and hardness of the egg envelope by producing an adhesive layer and a unique fourth layer to the egg envelope.

Multiomics analyses and verification tests showed that during the process of adaptive radiation, adhesive eggs downregulated the vitellogenin degradation pathway, zinc metalloprotease pathway and ubiquitin-proteasome pathway, and the pathways of Ca ²⁺ and Mg ²⁺ active transport to reduce their hydration. They showed that at the same time, adhesive eggs upregulated the crosslinks of microfilament-associated proteins and adhesive-related proteins, the hardening-related proteins of the egg envelope and the biosynthesis of glycosaminoglycan in the ovary to generate adhesiveness.

The findings of this study revealed the molecular mechanisms associated with hydration and adhesiveness in freshwater fish eggs, and elucidated the potential mechanism for the evolution of adhesive eggs from semi-buoyant eggs in the adaptive radiation of endemic East Asian cyprinids. These key egg attributes may function as "magic traits" in this adaptive radiation. + Udforsk yderligere

Carp genomes uncover speciation and chromosome evolution of fish