栖息地转换使物种谱系暴露于新的病原体环境，因此常被认为是驱动免疫基因家族适应性多样化的因素。然而，基因家族多样化与生态变化之间的时间关联仍未明确。为深入了解物种多样化与其免疫系统演化之间的关系，我们研究了虾虎鱼目（Gobiiformes）Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）的演化历史，该类群的特征是在水生与两栖环境之间经历了多次转换。TLRs是一类已得到广泛研究的膜结合型模式识别受体，在病原体识别和免疫激活中发挥关键作用。系统基因组学、结构和序列分析表明，TLR22的一次大规模扩增早于许多生态转换发生，早期的旁系同源基因多样化使受体架构分化为不同的结构类型，并在各谱系中持续保留。后续演化主要集中于负责配体结合的胞外富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeat，LRR）结构域，其中局部的序列和结构变异可能使受体在无需重大架构创新的情况下实现功能微调。这些结果表明，生态转换并不需要反复演化出新的免疫受体形式，而是可以通过对既有免疫遗传多样性的重新配置来实现。这些发现提示，在一个类群演化历史早期发生的免疫基因家族扩增可能普遍得以长期保留，并在随后成为响应环境变化的演化基础。
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栖息地转换使物种谱系暴露于新的病原体环境，因此常被认为会驱动免疫基因家族的适应性多样化。然而，基因家族多样化与生态变化之间的时间关联仍未明确。为深入理解物种多样化与其免疫系统演化之间的关系，我们研究了虾虎鱼目（Gobiiformes）中 Toll 样受体（TLR）的演化历史，该类群的特征是在水生与两栖环境之间发生了多次转换。TLR 是一类已得到广泛研究的膜结合模式识别受体，在病原体识别和免疫激活中发挥关键作用。系统基因组学、结构和序列分析表明，TLR22 的一次大规模扩增发生在许多生态转换之前，早期的旁系同源基因多样化使受体架构分化为不同的结构模式，并在各谱系中持续保留。后续演化主要集中于细胞外参与配体结合的富含亮氨酸重复序列（LRR）结构域，其中局部的序列与结构变异可能使受体在不发生重大架构创新的情况下实现功能微调。这些结果表明，生态转换并不要求新的免疫受体形式反复演化，而是可以通过对既有免疫遗传多样性的重新配置得以促进。这些发现提示，在某一……早期发生的免疫基因家族扩增可能……
演化支的进化历史可能通常会持续存在，并随后作为对环境变化产生进化响应的基础。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
脚注
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已声明的资助方信息
美国国家科学基金会
，IOS2419128
，IOS2419126
美国国立卫生研究院共同基金
，T32GM133366。
版权
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结构性旁系同源基因多样性的早期分化塑造了虾虎鱼目鱼类跨栖息地转变过程中的免疫进化
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Alex
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bioRxiv
2026.07.27.740993；
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https://doi.org/10.64898/2026.07.27.740993
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结构性多样性的早期分化
旁系同源基因多样性塑造虾虎鱼目鱼类跨生境转换过程中的免疫演化
Katerina L
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,
Ian
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,
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,
Bruno
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2026.07.27.740993;
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关键词：虾虎鱼目 · Toll样受体 · 基因家族扩增 · 旁系同源基因分化 · 栖息地转换 · 免疫适应演化
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.27.740993v1?rss=1