Epigenetic diversity in the clonal whiptail hybrid aspidoscelis neomexicanus identified through allele-specific expression

Abstract

Lange Zeit ging man davon aus, dass die genetische Rekombination, die bei der sexuellen Fortpflanzung stattfindet, entscheidend für die genetische Vielfalt innerhalb von Populationen ist und es den Arten ermöglicht, sich an ihre Umwelt anzupassen. Die weite Verbreitung klonaler Arten hybriden Ursprungs, wie z.B. der Peitschenschwanzeidechsen der Gattung Aspidoscelis, deutet jedoch darauf hin, dass die sexuelle Fortpflanzung für das Überleben einer Art weniger wichtig sein könnte als bisher angenommen. Die Koexistenz und die Überlappung von Territorien gonochoristischer Arten (sexuell reproduzierend) haben mehrere Hybridisierungsereignisse begünstigt, die zur Entstehung hybrider parthenogenetischer (asexuell reproduzierender) Linien geführt haben. Ein Beispiel dafür ist die Hybridisierung zwischen A. marmoratus und A. arizonae, aus der der Nachkomme A. neomexicanus hervorging. Da sich A. neomexicanus durch Parthenogenese fortpflanzt, ist das genetische Material beider Elternarten über die Zeit erhalten geblieben. Folglich weist diese Art eine hohe Heterozygotie auf, wobei die Allele jedes Gens artspezifische Unterschiede aufweisen. Daher dient A. neomexicanus als einzigartiges Modell für die Untersuchung der allelspezifischen Expression, d. h. der bevorzugten Expression eines Allels gegenüber einem anderen. Durch den Einsatz von RNA-Seq- und DNA-Seq-Techniken haben wir verschiedene Unterschiede in der Allelexpression zwischen Individuen von A. neomexicanus identifiziert, was zeigt, dass es zwischen genetisch identischen Individuen deutliche Unterschiede in der Allelexpression gibt. Darüber hinaus wurden allelspezifische Expressionsunterschiede in verschiedenen Geweben von A. neomexicanus identifiziert, die verdeutlichen, wie genregulatorische Mechanismen eine Vielfalt innerhalb der Spezies erzeugen können. Des Weiteren verwenden wir In silico-Gewebereferenzen von Daten der Elternarten, um gerichtete Allelverschiebungen zu identifizieren. Wir stellen die Hypothese auf, dass die Vielfalt und die denkbare Richtungsverschiebung der Allelvorlieben bei A. neomexicanus es ihr ermöglichen, das bessere Allel für Wachstum, Entwicklung und Umweltanpassung zu nutzen, was zu ihrer hohen Leistungsfähigkeit führt, obwohl es an genetischer Vielfalt durch sexuelle Fortpflanzung mangelt.