Симбиоз, отбор и новизна: адаптация к пресной воде уникальных губок озера Байкал

Пресноводные губки (Spongillida) представляют собой уникальную линию демоспонгий, вторично заселивших озёра и реки и ныне повсеместно встречающихся в этих экосистемах. Они выработали специфические адаптации к пресноводным системам, включая способность выживать в условиях экстремальных температурных диапазонов, длительного высыхания, аноксии и воздействия разнообразных загрязнителей. Хотя спонгиллиды заселили все пресноводные системы, семейство Lubomirskiidae является эндемиком озера Байкал и выполняет в этой экосистеме ряд ключевых функций. В нашей работе сравниваются геномный состав и микробиом особей трёх видов семейства Lubomirskiidae, что позволяет выдвинуть гипотезы о том, каким образом молекулярная эволюция обеспечила их адаптацию к уникальным условиям среды. Мы секвенировали транскриптомы трёх видов Lubomirskiidae с высокой глубиной покрытия (более 92% набора метазойных «универсальных однокопийных ортологов для бенчмаркинга» [BUSCO]), а также подготовили ресурс чернового генома для Lubomirskia baikalensis. Мы обнаружили, что байкальские губки содержат одноклеточных водорослевых и бактериальных симбионтов, а также динофлагелляту Gyrodinium. Мы исследовали молекулярную эволюцию, дупликацию генов и появление новизны у пресноводных губок в сравнении с морскими линиями. Для 61 ортогруппы имеются согласующиеся свидетельства положительного отбора. Транспортёры (например, транспортер цинка-2), транскрипционные факторы (гомеобокс, связанный с aristaless) и структурные белки (например, актин-3), наряду с другими генами, испытывают сильное эволюционное давление в пресной воде; дупликация способствует появлению новизны у Spongillida, особенно у Lubomirskiidae. Это расширение знаний о генетике пресноводных губок предоставляет широкий набор инструментов для изучения их молекулярной биологии и в будущем — экологии (например, закономерностей колонизации и миграции) этих ключевых видов.