独立して進化した採血昆虫の遺伝子ファミリーの拡大と収縮

Expansions and contractions in gene families of independently-evolved blood-feeding insects.

• Lucas Freitas
• Mariana F Nery

抄録

背景:

昆虫の血を吸う行動は、昆虫の系統において複数回進化しており、この習性に関する収束的な分子進化のパターンを研究する絶好の機会である。昆虫では、いくつかの遺伝子ファミリーの拡大が採血行動と関連しているが、これらの遺伝子ファミリーの進化を異なる系統間で比較した幅広い研究はまだ行われていない。ここでは、独立して進化した6つの系統からゲノムデータを収集し、昆虫の血食性系統における遺伝子ファミリーの収束的な拡大・縮小を明らかにすることを目的としている。

BACKGROUND: The blood-feeding behavior evolved multiple times in Insecta lineages and it represents an excellent opportunity to study patterns of convergent molecular evolution regarding this habit. In insects the expansion of some gene families is linked with blood-feeding behavior, but a wide study comparing the evolution of these gene families among different lineages is still missing. Here we gathered genomic data from six independently-evolved hematophagous lineages, aiming to identify convergent expansions and/or contractions of gene families in hematophagous lineages of insects.

結果:

私たちは、少なくとも2つの血食性独立進化系統に共通する4つの急速進化遺伝子ファミリーを発見しました。これら4つの急速に進化する遺伝子ファミリーの発現を調べたところ、急速に拡大したファミリーでは処女個体よりも交尾個体の方が多くの遺伝子が発現し、急速に収縮したファミリーでは採血個体よりも非採血個体の方が多くの遺伝子が発現していることがわかった。

RESULTS: We found four rapidly evolving gene families shared by at least two hematophagous independently-evolved lineages, including a heat-shock and a chemosensory protein. On the expression of these four rapidly evolving gene families we found more genes expressed in mated individuals compared with virgin individuals in rapidly-expanded families and more genes expressed in non-blood-feeding individuals compared with blood-feeding individuals in rapidly-contracted families.

結論:

本研究の結果は、給血ベクターに対処するための新たな戦略の開発を支援するために、さらなる解析を行うための候補遺伝子の新たなセットを明らかにし、また、収束した分子パターンを特定するために、ヘマトファジーの進化を研究するための新たな視点を提示します。

CONCLUSION: Our results reveal a new set of candidate genes to be explored in further analysis to help the development of new strategies to deal with blood-feeding vectors and also presents a new perspective to study the evolution of hematophagy identifying convergent molecular patterns.