沙漏模型与早期保守模型——脊椎动物发育中共存的进化模式
种群与进化
2013-03-14 v2 基因组学
摘要
据推测，发育约束限制了可行表型的空间，从而塑造了动物进化。这些约束被认为在早期或中期胚胎发生期间最强，分别对应早期保守模型或沙漏模型。已有报道相互矛盾的结果，但在最近的动物转录组研究中，沙漏模型更受青睐。研究通常报告对所有基因在所有发育时间点计算的描述性统计量。这在比较基因组集合之间引入了依赖性，并可能导致有偏的结果。在此，我们使用替代的模块化分析克服了这一问题。我们利用迭代签名算法 (Iterative Signature Algorithm) 识别了在斑马鱼发育连续阶段特异性共表达的不同基因模块。随后，我们在模块间对几种基因属性进行了详细比较，从而实现了偏差更小且效力更强的分析。值得注意的是，我们的分析仅在调控层面证实了沙漏模式，即中期发育表达基因的调控区域序列最为保守，而在基因序列、年龄或表达水平上则不然，这与一些先前的研究形成对比。早期保守模型得到了基因复制和新生的支持，这两者在早期发育表达的基因中最为罕见。最后，对于所有基因属性，我们观察到在晚期发育或成年期表达的基因保守性最低，这与两种模型均一致。总体而言，通过模块化方法，我们表明不同层面的分子进化遵循不同的发育约束模式。因此，两种模型都是有效的，但针对的是不同的基因组特征。
引用
@article{arxiv.1210.6444,
title = {The hourglass and the early conservation models - co-existing evolutionary patterns in vertebrate development},
author = {Barbara Piasecka and Pawel Lichocki and Sebastien Moretti and Sven Bergmann and Marc Robinson-Rechavi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.6444},
year = {2013}
}