Convergent relaxation of molecular constraint in herbivores reveals the changing role of liver and kidney functions across mammalian diets

生物 食草动物 基因 收敛演化 进化生物学 系统发育学 适应(眼睛) 约束(计算机辅助设计) 遗传学 生态学 神经科学 机械工程 工程类
作者
Matthew D. Pollard,Wynn K. Meyer,Emily E. Puckett
出处
期刊:Genome Research [Cold Spring Harbor Laboratory Press]
标识
DOI:10.1101/gr.278930.124
摘要

Mammalia comprises a great diversity of diet types and associated adaptations. An understanding of the genomic mechanisms underlying these adaptations may offer insights for improving human health. Comparative genomic studies of diet that employ taxonomically restricted analyses or simplified diet classifications may suffer reduced power to detect molecular convergence associated with diet evolution. Here, we use a quantitative carnivory score—indicative of the amount of animal protein in the diet—for 80 mammalian species to detect significant correlations between the relative evolutionary rates of genes and changes in diet. We have identified six genes— ACADSB , CLDN16 , CPB1 , PNLIP , SLC13A2 , and SLC14A2 —that experienced significant changes in evolutionary constraint alongside changes in carnivory score, becoming less constrained in lineages evolving more herbivorous diets. We further consider the biological functions associated with diet evolution and observe that pathways related to amino acid and lipid metabolism, biological oxidation, and small molecule transport experienced reduced purifying selection as lineages became more herbivorous. Liver and kidney functions show similar patterns of constraint with dietary change. Our results indicate that these functions are important for the consumption of animal matter and become less important with the evolution of increasing herbivory. So, genes expressed in these tissues experience a relaxation of evolutionary constraint in more herbivorous lineages.
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