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腹足纲是软体动物中多样性最高的类群，在从浅海到深海、淡水及陆地环境中均发生了引人注目的适应性辐射，然而，染色体重组在这些栖息地转变中的作用仍在很大程度上未被探索。这部分是由于目前可获得的大多数染色体水平基因组来自新进腹足亚纲（Caenogastropoda）和异鳃亚纲（Heterobranchia），而其他四个亚纲的代表性物种寥寥无几。在本研究中，我们为来自这四个亚纲的五个代表物种组装了染色体水平基因组：Vittina coromandeliana（直腹足亚纲，Neritimorpha）、Shinkailepas gigas（直腹足亚纲）、Turbo cornutus（先腹足亚纲，Vetigastropoda）、Neomphalus fretterae（新脐螺亚纲，Neomphaliones）和Cellana toreuma（笠形腹足亚纲，Patellogastropoda）；同时重建了由20个连锁群（GLGs）组成的腹足类祖先核型，以及各亚纲的祖先核型。通过整合六个亚纲的宏观共线性和系统基因组学分析，我们表明，不同谱系采取了根本不同的染色体策略以实现对新型栖息地的 colonization：淡水新进腹足类基因组的特征是广泛的端到端融合，陆生异鳃类主要通过全基因组复制，淡水直腹足类则通过谱系特异性的染色体裂分以及伴随混合的融合，而深海热液喷口先腹足类经历了广泛的染色体重组；相比之下，热液喷口新脐螺类和新进腹足类仍保留了极为保守的祖先核型。重排断点优先位于拓扑关联域（TADs）内部，而非其边界处，从而维持了更高阶的染色质结构。在功能层面，淡水和热液喷口谱系均表现出黏蛋白型O-聚糖生物合成通路的趋同富集，并伴随谱系特异性的修饰：淡水环境中该通路表现为增强的免疫调节，而深海环境中则表现为强化的理化屏障，反映出该通路在不同环境中的适应性应用存在分化。我们的研究表明，腹足类的栖息地转变并非由一种统一的基因组机制促成，而是由多样化的谱系特异性染色体策略共同推动，凸显了支撑当今腹足类惊人多样性的非凡基因组可塑性。
腹足纲是软体动物中多样性最高的类群，在从浅海到深海、淡水以及陆地环境中均发生了 spectacular 的适应性辐射，然而，染色体重构在这些生境转变中的作用仍在很大程度上尚未得到探索。这部分是由于目前已有的染色体水平基因组大多来自新进腹足亚纲（Caenogastropoda）和异鳃亚纲（Heterobranchia），而来自其他四个亚纲的代表性物种寥寥无几。在本研究中，我们组装了来自这四个亚纲的五个代表物种的染色体水平基因组：Vittina coromandeliana（纽腹足亚纲，Neritimorpha）、Shinkailepas gigas（纽腹足亚纲）、Turbo cornutus（直腹足亚纲，Vetigastropoda）、Neomphalus fretterae（新脐螺亚纲，Neomphaliones）和Cellana toreuma（古腹足亚纲，Patellogastropoda），并重建了由20个连锁群（GLGs）组成的腹足类祖先核型，以及各亚纲的祖先核型。通过整合六个亚纲的宏观共线性和系统基因组学分析，我们发现，不同谱系采用了根本不同的染色体策略来拓殖新的生境：淡水新进腹足类基因组的特征是广泛的端对端融合，陆生异鳃类表现为全基因组复制，淡水纽腹足类则经历了谱系特异性的染色体断裂以及伴随混合的融合，而深海热液喷口直腹足类则发生了广泛的染色体重构；相比之下，热液喷口新脐螺类和新进腹足类保留了极为保守的祖先核型。重排断点优先位于拓扑关联结构域（TADs）内部，而非其边界处，从而保持了更高阶的染色质结构。在功能层面，淡水和热液喷口谱系中黏蛋白型O-聚糖生物合成通路均出现趋同富集，并伴随谱系特异性的修饰：淡水类群表现出增强的免疫调节，而深海类群则表现为强化的理化屏障防护，反映了该通路在不同环境中的适应性应用。我们的研究表明，腹足类的生境转变并非由某一种统一的基因组机制促成，而是依赖于多样化的谱系特异性染色体策略，凸显了支撑当今腹足类显著多样性的非凡基因组可塑性。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.02.748897v1?rss=1
🏷️ 腹足类 祖先核型重建 染色体演化 宏观共线性 栖息地适应 基因组可塑性