Complete mitochondrial phylogeny of palaearctic serotine bats (Genus eptesicus, vespertilionidae, chiroptera)
Palaearktik geniş kanatlı yarasaların tüm mitokondriyal genom filogenisi (Cins eptesicus, vespertilionidae, chiroptera)
- Tez No: 887135
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ÇORAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Genetik, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Avrasya Yerbilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Türleşme mekanizmalarını anlamak, Dünya üzerindeki yaşamın çeşitliliğiniz anlamak açısından çok önemlidir. Dünya çapında 1,400'den fazla türü olan yarasalar, memelilerin en büyük ikinci grubunu oluştururlar. Antarktika harici tüm kıtalarda yayılış gösteren yarasalarda, özgün bir evrimsel adaptasyon olan aktif uçma kabiliyetinin görülmektedir. Bu kabiliyetin gözlendiği tek memeli takımı yarasalardır. Bu adaptasyonun, yarasaların geniş dağılışı ve çeşitliliğiyle ilişkili olduğu düşünülmektedir. Yarasaların farklı coğrafik bölgelerdeki geniş yayılışları pek çok morfolojik farklılığın gözlenmesine neden olmuştur. Bu farklılıklar yakın türler arası çöl ve benzeri kurak bölgelerde yaşayanlarda açık renk kürk ve deri rengi, ormanlık alanlarda yaşayanlarda ise daha koyu renkli kürk ve deri rengi ve diğer çeşitli morfolojik özelliklerde de görülebilmektedir. Geniş yayılışlarına rağmen yarasa türlerinin birçoğunun soyu tehdit altındadır. Geniş kanatlı yarasalar, Eptesicus cinsi, yarasaların en büyük taksonomik grubu olan Vespertillionidae familyasına dahildir. 30'dan fazla türe sahip olan bu çeşitli grup Antartika harici tüm kıtalarda dağılış gösterir. Ormanlar, kentsel alanlar, çöller, stepler ve nadiren de olsa mağaralar gibi çeşitli ekosistemlerde görülürler. Böceklerle beslenmeleri, böcek popülasyonlarının kontrol edilmesinde ve bu sayede ekolojik dengenin korunmasında önemli bir rol oynar. Geniş kanatlı yarasalar, küresel varlıkları ve çeşitlilikleri nedeniyle türleşme çalışmaları için zengin bir çalışma materyali sunmaktadır. Eptesicus cinsinin evrimsel tarihi coğrafyadan, çevresel değişiklerden ve türler arası gen akışından etkilenmiştir. Geniş kanatlı yarasa türlerinin filogenetik ilişkilerini inceleyen çalışmalar bazı mitokondriyal ve nükleer genlerin dizilenmesi ve karşılaştırılması, ve bu genlerin filogenetik analiz metodları yardımıyla incelenmesi sonucunda türlerin mitokondriyal ve nükleer filogenileri arasında uyumsuzluklar tespit etmiştir. Coğrafi dağılışları kesişen türler arasında türler arası gen geçişi (introgresyon) sinyalleri bildirilmiştir. Bu konunun tam anlamıyla gün yüzüne çıkarılması için türlerin genomlarını temsil eden kapsamlı çalışılmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Mitokondrial genom, mitokondriyi oluşturan tüm genetik materyale verilen isimdir. Yalnızca maternal bir şekilde kalıtılan bu genomda bulunan genler hücresel solunum faaliyetinde yer alan proteinlerin sentezinden sorumlu olmalarından ötürü yüksek derecede korunmuş genlerdir. Bu yüzden türler arası varyasyonu ve türleşme mekanizmalarını ele alan çalışmalarda yaygın şekilde kullanılır. Mitokondri 37 adet gen içerir. Bu genlerden on üçü proteinleri, ikisi ribozomal RNA'yı (rRNA), yirmi ikisi ise taşıyıcı RNA'ları (tRNA) kodlar. Mitokondride bir adet D-loop adı verilen ve kodlama görevi olmayan bir bölge de bulunur. Mitokondriyal genlerin hepsinin nötral bir şekilde evrildiğin öngörülmektedir ancak yapılan bazı çalışmalarda mitokondriyal genlerin bazı yarasa, köpek ve kuş türlerinde seçilim baskısına uğradığı tespit edilmiştir. Palaearktik bölgede yaşayan geniş kanatlı yarasalar, nükleer işaretçi genom çalışmalarına göre iki ana gruba ayrılmıştır. Bu gruplar: serotinus ve bottae grubu olarak isimlendirilir. Serotinus grubu; Eptesicus serotinus serotinus, E. serotinus mirza, E. s. turcomanus, E. pachyomus, E. nilssonii, ve E. isabellinus türlerini içermektedir. Bottae grubu ise; E. bottae bottae, E. anatolicus, E. b. innesi, E. b. hingstoni, E. b. taftanimontis, E. b. omanensis, ve E. ognevi türlerini içermektedir. Mitokondriyal genom çalışmaları ise geniş kanatlı yarasa türlerini Batı serotinus-nilssonii, Doğu serotinus-bottae isimli iki gruba ayırmıştır. Batı serotinus-nilssonii grubu: E. s. serotinus, E. nilssonii, E. pachyomus ve E. gobiensis olarak belirlenmiştir. Doğu serotinus-bottae grubu ise: E. s. turcomanus, E. s. serotinus, E. bottae innesi, E. b. hingstoni, E. b. taftanimontis, E. b. omanensis ve E. ognevi olarak belirlenmiştir. E. anatolicus ve E. isabellinus türleri ise mitokondriyal genom çalışmalarında diğer gruplardan ayrışmış iki tür olarak analiz edilmiştir. Yapılan çalışmalarda mitokondri özelinde sitokrom b (CYTB) ve NADH dehidrogenaz 1 (ND1) genleri kullanılmıştır. Palaearktik bölgeden yapılan çalışmalarda şu ana kadar Eptesicus nilssonii ve Eptesicus bottae türlerinden tüm mitokondriyal genom (mitogenom) dizilemesi yapılmıştır ancak bu genomlar ile yapılan tüm mitogenom seviyesinde bir filogenetik çalışma bulunmamaktadır. Bu çalışmada Palaearktik bölgede on üç farklı alandan örneklenmiş yarasa DNA örneklerinden tüm mitokondriyal genom verileri analiz edilmiştir. Çalışmada incelenen tür ve alt türler: E. anatolicus, E. isabellinus boscai, E. nilssonii, E. gobiensis, E. s. turcomanus, E. s. serotinus, E. s. mirza, E. b. innesi, E. ognevi. Çalışmanın ana amacı altı geniş kanatlı yarasa türünden on üç adet mitokondriyal tüm genomlar etde etmek ve bu mitokondriyal genomların filogenisini ortaya çıkararak türler arası filogenetik ve evrimsel ilişkileri ortaya çıkarmaktır. Sekanslanmış DNA önce FASTP programı ile filtreden geçirilmiş, sonra MITOZ ve NOVOPlasty yazılımları ile de novo bir şekilde birleştirilmiştir. Elde edilen mitokondriyal genomlarda MITOZ yazılımı ile gen bölgeleri ve intronlar bölgeleri belirlenmiştir. Mitokondriyal genomların kapsayıcılıkları ve genler ise Circos grafiği ile gösterilmiştir. Geneious yazılımı kullanılarak birleştirilmiş genomlar manuel olarak kontrol edilip düzenlenmiştir. Mitokondriyal genomların Adenin-Timin ve Sitozin-Guanin bakımından meyilleri formül kullanılarak hesaplanmıştır. Elde edilen mitokondrileri daha önce yayımlanmış genler ile karşılaştırmak amacıyla iki sıkça çalışılmış CYTB ve ND1 genleri Geneious programıyla çıkarılmış ve NCBI veritabanından alınmış ilgili geniş kanatlı yarasalara ait CYTB ve ND1 genleri ile birlikte MAFFT programı kullanılarak hizalanmıştır. Filogenetik ağaçlar IQTree programı ile çizilmiştir. Elde edilen ağaçlar FigTree programı ile düzenlenmiştir. Kök olarak Eptesicus fuscus türü seçilmiştir. Filogenetik ağaçların çiziminde IQTree programı tarafından nükleotid değişim modelleri belirlenmiş ve kullanılmıştır. Bu modeller, CYTB geni için TN+F+R3, ND1 geni için ise TUM+F+I+G4 olarak tespit edilmiştir. Tüm mitokondriyal filogenetik analizi için iki farklı filogenetik çıkarım metodu kullanılmıştır. Yüksek varyasyon gösteren için hizalanması sorunlu olan D-loop bölgeleri analizlerden çıkarılmıştır. Eptesicus fuscus türüne ait bir referans mitogenom analizlere kök olarak eklenmiştir. İncelenen on üç mitogenom MAFFT programıyla 15,418 baz çifti olacak şekilde hizalanmıştır. MEGA11 programı mitokondriyal genom dizileri arasındaki uzaklıkları ve nükleotid kompoisyonlarını analiz etmek için kullanılmıştır. Filogenetik analizlerde kullanılacak olan nükleotid değişim modeli Modelfinder-NG programı ile GTR+G4 olarak belirlenmiştir. İlk filogenetik analiz, maksimum olasılık metodu kullanılarak IQTree yazılımı ile yapıldı. Oluşturulan ağaçların tutarlılığın hesaplanması için 1,000 bootstrap opsiyonu kullanılmıştır. İkinci filogenetik metod olarak Bayesci yaklaşım kullanılmıştır. MrBayes programı ile iki adet bağımsız MCMC analizi 20,000,000 jenerasyon üzerinden gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ağaçların ilk yüzde 25'lik kısmı analizden çıkarılmıştır. Geniş kanatlı yarasa türlerinde mitokondriyal genler arasında seçilim baskısı olup olmadığını görmek için tüm protein kodlayan genler ayrı bir şekilde MAFFT programı yardımıyla hizalanmıştır. Her bir gen için ModelTest-NG programıyla nükleotid değişim modeli belirlenmiştir. DNA polimorfizm istatistikleri DnaSP 6 yazılımıyla hesaplanmıştır. Her gen için MrBayes programı kullanılarak Bayesci yaklaşımlı iki adet bağımsız iki milyon generasyon ile filogenetik ağaçlar çizilmiştir. Genel ağaçlara benzer şekilde, filogenetik ağaçların ilk 25%'si çıkarılmıştır. Eptesicus isabellinus örnekleri mitokondriyal filogenide bazal ayrı bir grup oluşturduğu için kök olarak seçilmiştir. Filogenetik ağaçlardan elde edilen topolojiler tüm mitokondriyal genom ağaç topolojileriyle karşılaştırılmıştır. Yapılan analizler sonucunda elde edilen mitogenomların tamamında tüm mitokondriyal genler bulunmaktadır. Mitogenomların dizi uzunlukları 16,606 baz çifti ile 17,281 baz çifti arasında değişkenlik göstermiştir. Bu değişkenliğin nedeni D-loop bölgesindeki tekrarlayan gen bölgelerinin genom birleştirme analizi sırasında farklı uzunlukta birleştirilmesinden kaynaklanmaktadır. Tüm genomlar Adenin-Timin açısından zengindir. CYTB ve ND1 bölgeleri için üretilen gen ağaçları örneklerin tür tanımlamaları ile örtüşmüştür. Her iki ağaçta da Batı serotinus-nilssonii ve Doğu serotinus-bottae grupları desteklenmiştir. Tüm mitokondrial genom ile yapılan filogenetik ağaçlar ise mitokondriyal belirteçler ile yapılan gruplamaları doğrulanmıştır. Mitokondriyal genomlar arası uzaklık değerlerine bakıldığında, Avrupa'daki Eptesicus serotinus serotinus, yine Avrupa'dan örneklenmiş Eptesicus nilssonii ile binde altılık bir uzaklık göstermektedir ve aynı grupta yer almaktadır. Filogenetik ağaçta bu derecede düşük bir fark potansiyel mitokondriyal introgresyona işaret etmektedir. Mitokondriyal genler arası yapılan seçilim analizinde tüm genler, mitogenom ağaçlarına benzer sonuçlar göstermiştir ancak ND6 geni ile çizilen filogenetik ağaç nükleer genom çalışmalarında çizilen ağaç ile aynı topolojidedir. Eptesicus gobiensis elde edilen tüm ağaçlarda farklı bir pozisyonda yer almıştır. Eptesicus anatolicus; ND2, ND4L, ND6 ve COX2 genleri ile çizilen ağaçlarda tüm mitogenom ağacından farklı olarak Doğu serotinus-bottae grubuna dahildir. DNA polimorfizm istatistikleri, görülen ağaç farklılıklarını açıklamakta yetersiz kalmıştır. Nükleotidler arası ayrışan bölgelerin yüzdesel olarak ND4L ve ND6 genlerinde diğer genlere oranla daha fazla görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Investigating speciation mechanisms is essential in evolutionary biology studies to understand biodiversity on Earth. As bats are one of the least studied groups of mammals, understanding their taxonomy for designing effective conservation strategies is important. The Serotine bats, which have over 30 species, provide a rich study group due to their wide distribution in various habitats such as forests, urban areas, deserts, and caves. With their insectivorous diet, they play an important role in the population control of insects and thus maintaining ecological balance. The complex evolution of Serotine bats is shaped by geography, environmental changes, and gene flow, providing further research opportunities. Phylogenetic studies conducted on mitochondrial and nuclear genes showed discordance between mitochondrial and nuclear phylogenies. Species identification among Serotine bats is often challenged by introgression events. This study aims to assemble and analyze complete mitochondrial genomes of Palaearctic Serotine bats to understand their phylogenetic relationships and detect possible selection signatures within their mitochondrial genomes. Thirteen samples representing seven species and nine subspecies were assembled, and all 37 mitochondrial genes are annotated. The phylogenetic relationships are inferred using Bayesian and Maximum Likelihood methods. The selection pressure on thirteen protein genes is investigated by calculating DNA polymorphism for each gene and constructing a Bayesian phylogenetic tree. The resulting tree topologies are compared with whole mitochondrial genome phylogeny topologies. On the assembled mitogenomes, all 37 mitochondrial genes, including thirteen protein-coding genes, twenty-two transfer RNAs, two ribosomal RNAs, and one non-coding displacement loop (D-loop), were identified. The resulting analysis shows two main mitochondrial phylogenetic groups: Eastern serotinus-bottae and Western serotinus-nilssonii in the Palaearctic Serotine bats. This result validates previously determined species groups. The selection analysis shows differences in topologies in ND2, ND4L, ND6, and COX3 trees; however, DNA polymorphism statistics fail to validate the analyzed pattern which indicates that the mitochondrial genes might not have a selection among Palaearctic Serotine bat species.
Benzer Tezler
- Poecilimon cinsi (Orthoptera, Tettigoniidae) tür grupları:Monofilileri, filogenileri ve tür kompozisyonlarının belirlenmesi
The species groups of the genus Ppoecilimon (Orthoptera,Tettigoniidae): Their monophyly, phylogeny and determination of the species compositions
ONUR ULUAR
- Türkiye Anadolu mandalarının komple mitokondrial genomunun dizilenmesi ve genetik çeşitliliğinin belirlenmesi
Sequencing of the whole mitochondrial genome of Turkish Anatolian water buffaloes and determining genetic diversity
MEHMET BARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
ZiraatErciyes ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İBİŞ
- Mitogenome characterization of Iraqi goat types and implications for its phylogenetic position and genetic diversity
Irak keçi tiplerinin mitogenom karakterizasyonuyla filogenetik durumu ve genetik çeşitliliğinin belirlenmesi
HUSHAM ABDULRAHMAN MAHDI AL-ABBASI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
ZiraatErciyes ÜniversitesiTarım Bilimleri ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İBİŞ
- Türkiye Spermophilus cuvier, 1825 (Mammalia:Rodentia) türlerinin filocoğrafyası, filogenisi ve soy hattı sınırlarının detaylı incelenmesi
Phylogeograpy, phylogeny and detailed examination of lineages limits of Spermophilus cuvier, 1825 (Mammalia:Rodentia) in Turkey
DUYGU TİRYAKİ DENER
- Corynis lateralis (Hymenoptera:Cimbicidae) türünde mitokondri genomunun evrimi
Evolution of the mitochondrial genome in Corynis lateralis (Hymenoptera:Cimbicidae)
ÖZGÜL DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyolojiCumhuriyet ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERTAN MAHİR KORKMAZ