Review and meta-analysis of natural selection in mitochondrial complex I in metazoans
Notice bibliographique
Résumé
Variation in mitochondrial DNA is often assumed to be neutral and is used to construct the genealogical relationships among populations and species. However, if extant variation is the result of episodes of positive selection, these genealogies may be incorrect, although this information itself may provide biologically and evolutionary meaningful information. In fact, positive Darwinian selection has been detected in the mitochondrial-encoded subunits that comprise complex I from diverse taxa with seemingly dissimilar bioenergetic life histories, but the functional implications of the selected sites are unknown. Complex I produces roughly 40% of the proton flux that is used to synthesize ATP from ADP, and a functional model based on the high-resolution structure of complex I described a unique biomechanical apparatus for proton translocation. We reported positive selection at sites in this apparatus during the evolution of Pacific salmon, and it appeared this was also the case in published reports from other taxa, but a comparison among studies was difficult because different statistical tests were used to detect selection and oftentimes, specific sites were not reported. Here we review the literature of positive selection in mitochondrial genomes, the statistical tests used to detect selection, and the structural and functional models that are currently available to study the physiological implications of selection. We then search for signatures of positive selection among the coding mitochondrial genomes of 237 species with a common set of tests and verify that the ND5 subunit of complex I is a repeated target of positive Darwinian selection in diverse taxa. We propose a novel hypothesis to explain the results based on their bioenergetic life histories and provide a guide for laboratory and field studies to test this hypothesis. Revision y Meta-analisis de Seleccion Natural en Complejo Mitochondrial I en Metazoans La variacion en el ADN mitocondrial se asume frecuentemente como neutral y es usada para construir las relaciones genealogicas entre poblaciones y especies. Sin embargo, si la variacion existente es el resultado de episodios de seleccion positiva, estas genealogias pueden ser incorrectas, aunque la informacion por si misma puede proveer informacion biologica y evolutiva relevante. De hecho, se ha detectado seleccion darwiniana positiva en subunidades mitocondriales codificantes que incluyen el complejo I de diversos taxa con historias bioenergeticas disimiles, aunque las implicancias funcionales de los sitios seleccionados son desconocidas. El complejo I produce aproximadamente el 40% del flujo de protones que es usado para sintetizar ATP a partir del ADP, y un modelo funcional basado en la estructura de alta resolucion el complejo I describio un aparato biomecanico unico para la translocacion de protones. Reportamos seleccion positiva en sitios de este aparato durante la evolucion del salmon del Pacifico, y aparentemente este fue el caso en publicaciones de otros taxa, pero la comparacion entre estudios resulta dificultosa debido al uso de diferentes analisis estadisticos para detectar seleccion y en muchos casos no se reportan sitios especificos. En el presente estudio, revisamos la bibliografia a cerca de la seleccion positiva en el genoma mitocondrial, los analisis estadisticos utilizados para la deteccion de la seleccion, asi como los modelos estructurales y funcionales disponibles actualmente para el estudio de las implicancias fisiologicas de la seleccion. Asimismo se realizo la busqueda de las huellas de la seleccion positiva entre los genomas mitocondriales codificantes de 237 especies con un set comun de analisis y se verifico que la subunidad ND5 del complejo I es un blanco repetido de seleccion positiva darwiniana en diversos taxa. Proponemos una novedosa hipotesis para explicar los resultados basados en la historia bioenergetica y proveemos una guia para estudios de laboratorio y campo para poner a prueba dichas hipotesis
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».