環節動物基因體提供動物染色體結構演化的新觀點
由本中心駱乙君助研究員帶領的團隊分析了23種環節動物的染色體層級基因體，發現大多數環節動物保持了兩側對稱動物的保守基因體結構。然而，水蛭和蚯蚓所屬的環帶綱基因體結構卻與其他動物完全不同。在這些物種從海洋遷移到陸地和淡水的演化過程中，其基因體結構發生了巨大變化。
研究團隊開發了「染色體重排指數」，用來量化基因體結構的演化。結果顯示，水蛭和蚯蚓擁有所有已知兩側對稱動物中最高度重排的基因體。研究還發現，動物染色體結構可以分為高度和低度重排兩大類，這主要與染色體是否能夠分裂有關。轉座因子的獲得和大量基因缺失可能是染色體結構改變的重要因素。
這項研究有助於了解動物染色體結構大幅重排的相關分子機制，為進一步的演化基因體學研究提供了新的見解。研究成果於2024年8月發表在《分子生物學與演化》(Molecular Biology and Evolution) 期刊。研究經費由本院前瞻計畫支持。
兩側對稱動物包含果蠅、線蟲、斑馬魚、渦蟲等常見的模式生物，自從這些模式生物的基因體被解序以後，演化生物學家發現這些模式生物的基因體都極度特化。但也有很大一群的海洋無脊椎生物，包括海膽、文昌魚、扇貝、與紐蟲等，他們的基因體結構則相對保守，五億年來沒有太大的改變。通常來說，若是有保守的基因體結構，則整個動物門內的物種其基因體都會呈現保守，但若是特化則整個動物門內的物種都會特化，而在環節動物門的研究則發現他們出現演化上少見的特例。
大多環節動物都是海生的，但是有一大類是生活在陸地跟湖泊河川之中。本院生物多樣性研究中心助研究員駱乙君的研究團隊分析了環節動物門中23個染色體層級的基因體，發現大多數環節動物維持了兩側對稱動物的保守基因體結構。但包含水蛭和蚯蚓的群體，也就是環帶綱的基因體則與其他動物完全不同。由第一作者呂湯姆 (Thomas Lewin) 主導的研究發現在環帶綱動物從海洋到陸地和淡水的演化過程中，他們的基因體結構發生了巨大變化。
團隊開發了一個重排指標「染色體重排指數」來量化基因體結構的演化，顯示出水蛭和蚯蚓擁有目前所有已知兩側對稱動物中最高度重排的基因體，並且發現動物的染色體結構可以分為高度和低度重排兩大類，主要與染色體是否能分裂有關，而轉座因子的獲得與大量基因缺失可能是染色體結構改變的重要因素。本研究將有助於了解動物染色體結構大幅重排的相關分子機制。本研究成果於2024年8月發表在《分子生物學與演化》(Molecular Biology and Evolution) 期刊。研究經費由本院前瞻計畫支持。
論文全文連結
Lewin TD, Liao IJY, Luo YJ* (2024) Annelid comparative genomics and the evolution of massive lineage-specific genome rearrangement in bilaterians. Molecular Biology and Evolution 41, msae172. https://doi.org/10.1093/molbev/msae172
