Vergleichende Genomik der Anneliden und die Evolution massiver linienspezifischer Genomumlagerungen bei Bilateriern

The organization of genomes into chromosomes is critical for processes such as genetic recombination, environmental adaptation, and speciation. All animals with bilateral symmetry inherited a genome structure from their last common ancestor that has been highly conserved in some taxa but seemingly unconstrained in others. However, the evolutionary forces driving these differences and the processes by which they emerge have remained largely uncharacterized. Here, we analyze genome organization across the phylum Annelida using 23 chromosome-level annelid genomes. We find that while many annelid lineages have maintained the conserved bilaterian genome structure, the Clitellata, a group containing leeches and earthworms, possesses completely scrambled genomes. We develop a rearrangement index to quantify the extent of genome structure evolution and show that, compared to the last common ancestor of bilaterians, leeches and earthworms have among the most highly rearranged genomes of any currently sampled species. We further show that bilaterian genomes can be classified into two distinct categories-high and low rearrangement-largely influenced by the presence or absence, respectively, of chromosome fission events. Our findings demonstrate that animal genome structure can be highly variable within a phylum and reveal that genome rearrangement can occur both in a gradual, stepwise fashion, or rapid, all-encompassing changes over short evolutionary timescales.

Abstract aus PubMed (NCBI) für den zitierten Eintrag, in der Originalsprache wiedergegeben. Maßgeblich ist die Fassung der Originalpublikation.

Das Abstract wird nicht übersetzt, damit die eigene Wortwahl der Autoren erhalten bleibt.

Analysiert wurde die Genomorganisation von 23 Annelidengenomen auf Chromosomenebene. Viele Linien bewahrten die konservierte Genomstruktur der Bilaterier; die Clitellata (Egel, Regenwürmer) besitzen völlig durchmischte Genome. Im Vergleich zum letzten gemeinsamen Vorfahren der Bilaterier zählen Egel- und Regenwurmgenome laut Umlagerungsindex zu den am stärksten umgelagerten aller bisher untersuchten Arten. Bilaterier-Genome lassen sich in zwei Kategorien (hohe/niedrige Umlagerung) einteilen, weitgehend abhängig vom Vorhandensein bzw. Fehlen chromosomaler Spaltungen. Die Genomstruktur kann innerhalb eines Stammes stark variieren, mit graduellen oder raschen Umlagerungen.

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