Ontogeny and phylogeny: molecular signatures of selection, constraint, and temporal pleiotropy in the development of Drosophila
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Karl Ernst Von Baer noted that species tend to show greater morphological divergence in later stages of development when compared to earlier stages. Darwin originally interpreted these observations via a selectionist framework, suggesting that divergence should be greatest during ontogenic stages in which organisms experienced varying 'conditions of existence' and opportunity for differential selection. Modern hypotheses have focused on the notion that genes and structures involved in early development will be under stronger purifying selection due to the deleterious pleiotropic effects of mutations propagating over the course of ontogeny, also known as the developmental constraint hypothesis. RESULTS: Using developmental stage-specific expressed sequence tag (EST) libraries, we tested the 2 hypotheses by comparing the rates of evolution of 7,180 genes obtained from 6 species of the Drosophila melanogaster group with respect to ontogeny, and sex and reproduction-related functions in gonadal tissues. Supporting morphological observations, we found evidence of a pattern of increasing mean evolutionary rate in genes that are expressed in subsequent stages of development. Furthermore, supporting expectations that early expressed genes are constrained in divergence, we found that embryo stage genes are involved in a higher mean number of interactions as compared to later stages. We noted that the accelerated divergence of genes in the adult stage is explained by those expressed specifically in the male gonads, whose divergence is driven by positive selection. In addition, accelerated gonadal gene divergence occurs only in the adult stage, suggesting that the effects of selection are observed primarily at the stages during which they are expected occur. Finally, we also found a significant correlation between temporal specificity of gene expression and evolutionary rate, supporting expectations that genes with ubiquitous expression are under stronger constraint. CONCLUSION: Taken together, these results support both the developmental constraint hypothesis limiting the divergence of early expressed developmentally important genes, leading to a gradient of divergence rates over ontogeny (embryonic < larval/pupal < adult), as well as Darwin's 'selection opportunity' hypothesis leading to increased divergence in adults, particularly in the case of reproductive tissues. We suggest that a constraint early/opportunity late model best explains divergence over ontogeny.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».