Volume 41, Issue 4, April 2024
感觉这一期没什么想关注的，跳过。
Volume 41, Issue 5, May 2024
The Patterns of Codon Usage between Chordates and Arthropods are Different but Co-evolving with Mutational Biases
Ioanna Kotari and others
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 5, May 2024, msae080, https://doi.org/10.1093/molbev/msae080
在多个物种中观察到编码相同氨基酸的密码子（即同义密码子）之间的不同频率。专注于揭示驱动这种密码子使用的力量的研究表明，突变偏倚和翻译选择的综合效应会产生不同频率的同义密码子。然而，只有少数人能够测量和区分这些可能在编码区域上留下类似痕迹的力。在这里，我们开发了一个密码子模型，该模型允许解开突变、选择氨基酸和同义密码子以及 GC 偏向基因转换 （gBGC），我们在 415 个脊索动物和 191 个节肢动物的广泛数据集上采用了该模型。我们发现脊索动物需要比节肢动物多 15 个同义密码子类别来解释经验密码子频率，这表明动物门之间密码子的使用程度可能有很大差异。此外，CpG 位点的甲基化似乎部分解释了脊索动物中密码子使用的这些模式，但在节肢动物中则不能。尽管两个门之间存在差异，但我们的研究结果表明，在这两个门中，当突变偏向 GC 时，富含 GC 的密码子是不利的，而当突变是 AT 偏倚时，情况正好相反。这表明基因组编码区的选择可能主要是为了在全基因组水平上稳定其 GC/AT 含量。我们的研究表明，同义密码子的使用程度因动物而异，但可能受共同的潜在动态控制。
我们的分析揭示了 GC 突变偏差（还包括 gBGC 的影响）与作用于每个密码子 GC 含量的选择力之间存在很强的负相关（图 3）。事实上，尽管 GC 到 AT 突变过量，但由于 gBGC 或 GC 偏向选择，GC 等位基因更有可能在哺乳动物中固定（Smith 和 Eyre-Walker 2001;Behura 和 Severson 2013 年）。已知鸟类表现出与哺乳动物相似的 gBGC 模式（Duret 和 Galtier 2009 年;Figuet 等人，2015 年）。然而，也有越来越多的证据表明这种现象会影响鱼类（Escobar 等人，2011 年），而它对爬行动物的影响似乎不那么重要（Figuet 等人，2015 年）。这些研究支持我们对突变和 gBGC 驱动的突变偏倚的估计，其中爬行动物和两栖动物与其他脊索动物类别相比对 GC 表现出较小的偏倚。在昆虫中，Vicario 等人（2007 年）发现果蝇中的大多数基因都处于 GC 偏倚选择下，而 Behura 和 Severson （2012 年）报告说，GC 偏倚会影响双翅目密码子的使用，而 AT 偏倚在膜翅目中更为明显。这一观察结果证实了我们对节肢动物的分析，其中双翅目中的突变偏倚是 GC 偏倚的，而膜翅目是唯一一个 AT 偏倚增加的分类单元，有利于 GC 含量较高的密码子。
Volume 41, Issue 6, June 2024
40th Anniversary Virtual Issues: Evolutionary Impacts of Endosymbiosis
Casey McGrath
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 6, June 2024, msae102, https://doi.org/10.1093/molbev/msae102
每次看这个40年周刊原文就是一个麻烦呀，单开一个链接，以后专门读
https://academic.oup.com/smbejournals/pages/40th-anniversary
地球上的生命包括原核生物和广泛的内共生组合。分子生物学与进化 （Molecular Biology and Evolution） 和基因组生物学 （Genome Biology） 与进化 （Genome Biology） 和进化 （Genome Biology） 和进化 （Evolution） 的页面提供了一个重要的窗口，让我们了解这些内共生相互作用是如何进化和塑造生物多样性的。在这里，我们借鉴了发表在《分子生物学与进化》和《基因组生物学与进化》上数十年的启示性研究，以及来自整个领域的见解，提供了对这一知识的当前观点。积累的工作说明了内共生如何为宿主提供新的表型，使它们能够在适应性景观之间转换以获取环境资源。这种内共生关系塑造并重塑了地球上的生命。线粒体和叶绿体通过内共生的早期连续建立允许细胞能量、多细胞性和类地行星绿化的大规模扩大。这些内共生也是所有后来建立的基础，包括从与真菌和细菌的陆地-植物内共生到无脊椎动物中发现的营养内共生。常见的进化机制塑造了这种广泛的相互作用。内共生体通常会经历适应性和随机基因组简化，其程度取决于几个关键因素（例如传播方式）。相比之下，宿主适应了资源交换、细胞整合和调节以及遗传支持机制的复杂机制，以支持退化的共生体。然而，内共生相互作用之间存在显着差异，不仅在伙伴之间的进化方式上，而且在它们对生物多样性的影响范围上。这些差异是预测内共生如何持续和适应不断变化的地球的重要考虑因素。
The Evolution of Transglutaminases Underlies the Origin and Loss of Cornified Skin Appendages in Vertebrates
Attila Placido Sachslehner and others
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 6, June 2024, msae100, https://doi.org/10.1093/molbev/msae100
转谷氨酰胺酶 （TGM） 通过在谷氨酰胺和赖氨酸残基之间引入共价键来交联蛋白质。这些交联对于上皮角化至关重要，这使得四足动物能够在陆地上生活。在这里，我们研究了脊椎动物的哪些进化适应与 TGM 基因家族的特定变化有关。我们确定了脊椎动物主要分支中 TGMs 的目录，对 TGMs 进行了全面的系统发育分析，并定位了所选 TGMs 在组织中的分布。我们的数据表明，TGM1 是系统发育上最古老的上皮 TGM，直系同源物在七鳃鳗（一种基底脊椎动物）的角质化牙齿中表达。基因复制导致 TGM10 起源于干脊椎动物，TGM2 起源于有颌脊椎动物，以及导致陆生脊椎动物谱系中上皮相关 TGM 基因数量的增加。TGM9 在上皮卵牙中表达，其在茎羊膜中的进化起源与被保护壳包围的卵中胚胎发育的进化相吻合。相反，胎生哺乳动物失去了上皮卵牙和 TGM9。TGM3 和 TGM6 进化为毛囊角质化的调节因子，并在鲸类动物毛发进化脱落后发生假基因化。综上所述，本研究揭示了脊椎动物 TGM 基因的获得和丢失与角化皮肤附属物的进化有关，并表明 TGM9 在羊膜动物进化中的重要作用。
基因家族演化分析案例
Increased Positive Selection in Highly Recombining Genes Does not Necessarily Reflect an Evolutionary Advantage of Recombination
Julien Joseph
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 6, June 2024, msae107, https://doi.org/10.1093/molbev/msae107
通常认为，减数分裂重组的长期优势是消散遗传连锁，使自然选择能够独立作用于不同的位点。因此，理论上可以预期具有较高重组率的基因在更有效的选择下进化。另一方面，重组通常与 GC 偏向基因转换 （gBGC） 有关，理论上，GC 通过促进有害 GC 等位基因的固定来干扰选择。为了检验这些预测，几项研究评估了假设所有基因的适应度效应 （DFE） 固定分布，选择在高度重组基因中是否更有效（由于遗传连锁的耗散）或效果较差（由于 gBGC）。在这项研究中，我直接从经验适应度景观下的基因进化历史（由突变、选择、漂移和 gBGC 塑造）中得出 DFE。我表明，经历过高水平 gBGC 的基因适应性较差，因此有更多机会发生有益突变。gBGC 全基因组强度的仅小幅降低会导致这些有益突变的固定，尤其是在高度重组基因中。这导致高度重组基因中的正向选择增加，而这并不是由更有效的选择引起的。此外，我还表明，重组热点的死亡会导致更高的
比它的诞生，但替换模式偏向于 AT，并且仅在选定的位置。这表明，因此，控制对 GC 的替换偏差不足以排除 gBGC 对加速进化特征的贡献。最后，虽然 gBGC 不会影响 GC 保守突变的固定概率，但我表明，通过改变 DFE，gBGC 也可以显着影响非同义的 GC 保守突变模式。
GC-biased gene conversion (gBGC)
即使没有 gBGC，这项工作也与之前的理论研究一致，表明对 AT 的几乎普遍的突变偏倚必然会以选择性约束序列诱导对 GC 的固定偏倚，这也是因为有益的反向突变（Latrille 和 Lartillot 2022;Kaj 等人，2023 年）。这需要重新解释几项研究的结果，这些研究将 GC 等位基因在非同义位点以较高频率分离的事实解释为 gBGC 对适应的负面影响的证据（Hämälä 和 Tiffin 2020;Liang 等人，2022 年）。由于高度重组基因中阳性选择增加并不一定反映重组的有益效果的相同原因，在非同义位点对 GC 的固定偏倚并不一定反映 gBGC 的存在。
PhyloBench: A Benchmark for Evaluating Phylogenetic Programs
Sergey Spirin and others
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 6, June 2024, msae084, https://doi.org/10.1093/molbev/msae084
基于蛋白质序列比对的系统发育推断是一种广泛使用的程序。已经开发了许多系统发育算法，其中大多数具有许多参数和选项。选择程序、选项和参数可能是一项艰巨的任务。没有公开可用的系统发育程序与真实蛋白质序列进行比较的基准。我们开发了 PhyloBench，这是评估系统发育推理质量的基准，并使用它来测试许多流行的系统发育程序。PhyloBench 基于直系同源进化域的天然而非模拟蛋白质序列。推断树的准确性衡量标准是它与相应物种树的距离。测试了许多树木到树木的距离测量。使用 Robinson-Foulds 距离获得最可靠的结果。我们的结果证实了最近的发现，即距离方法比最大似然 （ML） 和最大精简更准确。我们在天然蛋白质序列上测试了贝叶斯程序 MrBayes，发现在我们的数据集上，它的性能优于 ML，但比距离方法差。在我们测试的方法中，FastME 中实施的 Balanced Minimum Evolution 方法在我们的材料上产生了最好的结果。https://mouse.belozersky.msu.ru/tools/phylobench/ 提供比对和参考物种树以及一个 Web 界面，该界面允许将用户的方法与许多流行的程序进行半自动比较。
Connecting Species-Specific Extents of Genome Reduction in Mitochondria and Plastids
Konstantinos Giannakis and others
Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 6, June 2024, msae097, https://doi.org/10.1093/molbev/msae097
线粒体和质体自从产生它们的内共生事件以来，它们的基因组都急剧减少。几十年来，两种细胞器基因组类型进化的异同一直是讨论和研究的目标。正在进行的研究表明，类似的机制可能会调节给定物种中两个细胞器的还原进化，但探索这一情况的定量数据和统计分析仍然有限，除了寄生等某些特定情况。在这里，我们使用跨真核生物细胞器基因组数据来探索线粒体和质体基因组减少协同进化的证据。控制由于相关性而导致的进化枝和假复制之间的差异，我们发现 mtDNA 和 ptDNA 基因保留的程度在分类群中彼此相关，通常呈正相关，在真核生物之间似乎在数量上存在差异，例如，在藻类和非藻类物种之间。我们发现特定 mtDNA 和 ptDNA 基因对共进化的证据有限，这表明两种细胞器类型之间的相似性可能主要是由于对一致进化驱动因素的独立反应。
