Molecular dating of caprines using ancient DNA sequences of Myotragus balearicus, an extinct endemic Balearic mammal

Background: Myotragus balearicus was an endemic bovid from the Balearic Islands (Western Mediterranean) that became extinct around 6,000-4,000 years ago. The Myotragus evolutionary lineage became isolated in the islands most probably at the end of the Messinian crisis, when the desiccation of the Mediterranean ended, in a geological date established at 5.35 Mya. Thus, the sequences of Myotragus could be very valuable for calibrating the mammalian mitochondrial DNA clock and, in particular, the tree of the Caprinae subfamily, to which Myotragus belongs. Results: We have retrieved the complete mitochondrial cytochrome b gene (1,143 base pairs), plus fragments of the mitochondrial 12S gene and the nuclear 28S rDNA multi-copy gene from a well preserved Myotragus subfossil bone. The best resolved phylogenetic trees, obtained with the cytochrome b gene, placed Myotragus in a position basal to the Ovis group. Using the calibration provided by the isolation of Balearic Islands, we calculated that the initial radiation of caprines can be dated at 6.2 ± 0.4 Mya. In addition, alpine and southern chamois, considered until recently the same species, split around 1.6 ± 0.3 Mya, indicating that the two chamois species have been separated much longer than previously thought. Conclusion: Since there are almost no extant endemic mammals in Mediterranean islands, the sequence of the extinct Balearic endemic Myotragus has been crucial for allowing us to use the Messinian crisis calibration point for dating the caprines phylogenetic tree.

Phylogeny and biogeography of Primula sect. Armerina: implications for plant evolution under climate change and the uplift of the Qinghai-Tibet Plateau.

BACKGROUND: The historical orogenesis and associated climatic changes of mountain areas have been suggested to partly account for the occurrence of high levels of biodiversity and endemism. However, their effects on dispersal, differentiation and evolution of many groups of plants are still unknown. In this study, we examined the detailed diversification history of Primula sect. Armerina, and used biogeographic analysis and macro-evolutionary modeling to investigate a series of different questions concerning the evolution of the geographical and ecological distribution of the species in this section. RESULTS: We sequenced five chloroplast and one nuclear genes for species of Primula sect. Armerina. Neither chloroplast nor nuclear trees support the monophyly of the section. The major incongruences between the two trees occur among closely related species and may be explained by hybridization. Our dating analyses based on the chloroplast dataset suggest that this section began to diverge from its relatives around 3.55 million years ago, largely coinciding with the last major uplift of the Qinghai-Tibet Plateau (QTP). Biogeographic analysis supports the origin of the section in the Himalayan Mountains and dispersal from the Himalayas to Northeastern QTP, Western QTP and Hengduan Mountains. Furthermore, evolutionary models of ecological niches show that the two P. fasciculata clades have significantly different climatic niche optima and rates of niche evolution, indicating niche evolution under climatic changes and further providing evidence for explaining their biogeographic patterns. CONCLUSION: Our results support the hypothesis that geologic and climatic events play important roles in driving biological diversification of organisms in the QTP area. The Pliocene uplift of the QTP and following climatic changes most likely promoted both the inter- and intraspecific divergence of Primula sect. Armerina. This study also illustrates how niche evolution under climatic changes influences biogeographic patterns.

Molecular dating of caprines using ancient DNA sequences of Myotragus balearicus, an extinct endemic Balearic mammal

Background: Myotragus balearicus was an endemic bovid from the Balearic Islands (Western Mediterranean) that became extinct around 6,000-4,000 years ago. The Myotragus evolutionary lineage became isolated in the islands most probably at the end of the Messinian crisis, when the desiccation of the Mediterranean ended, in a geological date established at 5.35 Mya. Thus, the sequences of Myotragus could be very valuable for calibrating the mammalian mitochondrial DNA clock and, in particular, the tree of the Caprinae subfamily, to which Myotragus belongs. Results: We have retrieved the complete mitochondrial cytochrome b gene (1,143 base pairs), plus fragments of the mitochondrial 12S gene and the nuclear 28S rDNA multi-copy gene from a well preserved Myotragus subfossil bone. The best resolved phylogenetic trees, obtained with the cytochrome b gene, placed Myotragus in a position basal to the Ovis group. Using the calibration provided by the isolation of Balearic Islands, we calculated that the initial radiation of caprines can be dated at 6.2 ± 0.4 Mya. In addition, alpine and southern chamois, considered until recently the same species, split around 1.6 ± 0.3 Mya, indicating that the two chamois species have been separated much longer than previously thought. Conclusion: Since there are almost no extant endemic mammals in Mediterranean islands, the sequence of the extinct Balearic endemic Myotragus has been crucial for allowing us to use the Messinian crisis calibration point for dating the caprines phylogenetic tree.

The age of the"Grande Coupure" mammal turnover: New constraints from the Eocene Oligocene record of the Eastern Ebro Basin (NE Spain.)

The Grande Coupure represents a major terrestrial faunal turnover recorded in Eurasia associated with the overall climate shift at the Eocene-Oligocene transition. During this event, a large number of European Eocene endemic mammals became extinct and new Asian immigrants appeared. The absolute age of the Grande Coupure, however, has remained controversial for decades. The Late Eocene-Oligocene continental record of the Eastern Ebro Basin (NE Spain) constitutes a unique opportunity to build a robust magnetostratigraphy- based chronostratigraphy which can contribute with independent age constraints for this important turnover. This study presents new magnetostratigraphic data of a 495-m-thick section (Moià-Santpedor) that ranges from 36.1 Ma to 33.3 Ma. The integration of the new results with previous litho- bio- and magnetostratigraphic records of the Ebro Basin yields accurate ages for the immediately pre- and post-Grand Coupure mammal fossil assemblages found in the study area, bracketing the Grande Coupure to an age embracing the Eocene-Oligocene transition, with a maximum allowable lag of 0.5 Myr with respect to this boundary. The shift to drier conditions that accompanied the global cooling at the Eocene-Oligocene transition probably determined the sedimentary trends in the Eastern Ebro Basin. The occurrence and expansion of an amalgamated-channel sandstone unit is interpreted as the forced response of the fluvial fan system to the transient retraction of the central-basin lake systems. The new results from the Ebro Basin allow us to revisit correlations for the controversial Eocene-Oligocene record of the Hampshire Basin (Isle of Wight, UK), and their implications for the calibration of the Mammal Palaeogene reference levels MP18 to MP21.

Canine distemper virus infection in a lesser grison (Galictis cuja): first report and virus phylogeny

Infectious diseases in wild animals have been increasing as a result of their habitat alterations and closer contact with domestic animals. Canine distemper virus (CDV) has been reported in several species of wild carnivores, presenting a threat to wildlife conservation. We described the first case of canine distemper virus infection in lesser grison (Galictis cuja). A free-ranging individual, with no visible clinical sigs, presented sudden death after one day in captivity. Molecular diagnosis for CDV infection was performed using whole blood collected by postmortem intracardiac puncture, which resulted positive. The virus phylogeny indicated that domestic dogs were the probable source of infection.

Suppression of long-branch attraction artefacts in the animal phylogeny using a site-heterogeneous model

Affiliation: Département de Biochimie, Université de Montréal

Taxonomy, biogeography and phylogeny of Cretaceous frog crabs (Crustacea, Decapoda, Brachyura) from the Neotropics

Le but du présent travail est d’apporter la preuve paléontologique mettant en évidence que le clade Raninoida était bien établi dans le Néotropique durant la période Crétacée, où il était représenté par les plus anciennes familles ou par quelques–uns des plus anciens membres des plus anciennes familles. Je décris des taxa raninoïdiens ou similaires, incluant Archaeochimaeridae n. fam. et Archaeochimaera macrophthalma n. gen. n. sp., du Cénomanien supérieur (~95 Ma.) de Colombie (Chapitre 3), Planocarcinus n. gen., Planocarcinus olssoni (Rathbun, 1937) n. comb. et Notopocorystes kerri n. sp., de l’Aptien supérieur (~115 Ma.) de Colombie (Luque et al., accepté) (Chapitre 2). Ces taxa nouveaux, plus la présence de Cenomanocarcinus vanstraeleni Stenzel, 1945, dans l’Albien supérieur de Colombie (Vega et al., 2010), et d’Araripecarcinus ferreirai Martins–Neto, 1987, dans l’Albien du Brésil (Luque et al., en cours) (Chapitre 4), représentent certains des plus anciens signalements de quatre des sept familles raninoïdiennes, au moins, connues à ce jour. La nouvelle famile Archaeochimaeridae se présente comme le groupe frère du clade Raninidae + clade Symethidae. Cependant, la combinaison unique de caractères primitifs, dérivés et homoplasiques est inégalable chez les Raninoida, et, en fait, chez les autres sections de crabes podotrèmes. Alors que les taxa raninoïdiens du Crétacé sont bien connus aux latitudes élevées, les signalements en Amérique du Sud tropicale sont rares et épars, avec pour résultat de considérables distorsions pour traiter des importantes questions biogéographiques et phylogénétiques. Sur la base de données taxonomiques, paléobiogéographiques et cladistiques, une ré–appréciation des toute premières distributions spatio–temporelle des “crabes grenouilles” est proposée, avec pour objet de contribuer à une plus large compréhension de la diversité, phylogénie et évolution des premiers brachyoures au cours des âges.

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

A new isoform of anti-lipopolysaccharide factor identified from the blue swimmer crab, Portunus pelagicus: Molecular characteristics and phylogeny

Anti-lipopolysaccharide factors are small proteins that bind and neutralize lipopolysaccharide and exhibit potent antimicrobial activities. This study presents the molecular characterization and phylogenetic analysis of the first ALF isoform (Pp-ALF1; JQ745295) identified from the hemocytes of Portunus pelagicus. The full length cDNA of Pp-ALF1 consisted of 880 base pairs encoding 293 amino acids with an ORF of 123 amino acids and contains a putative signal peptide of 24 amino acids. Pp-ALF1 possessed a predicted molecular weight (MW) of 13.86 kDa and theoretical isoelectric point (pI) of 8.49. Two highly conserved cysteine residues and putative LPS binding domain were observed in Pp-ALF1. Peptide model of Pp-ALF1 consisted of two α-helices crowded against a four-strand β-sheet. Comparison of amino acid sequences and neighbor joining tree showed that Pp-ALF1 has a maximum similarity (46%) to ALF present in Portunus trituberculatus followed by 39% similarity to ALF of Eriocheir sinensis and 38% similarity to ALFs of Scylla paramamosain and Scylla serrata. Pp-ALF1 is found to be a new isoform of ALF family and its characteristic similarity with other known ALFs signifies its role in protection against invading pathogens.

A Novel Isoform of the Hepatic Antimicrobial Peptide, Hepcidin (Hepc-CB1), from a Deep-Sea Fish, the Spinyjaw Greeneye Chlorophthalmus bicornis (Norman, 1939): Molecular Characterisation and Phylogeny

Hepcidin is cysteine-rich short peptide of innate immune system of fishes, equipped to perform prevention and proliferation of invading pathogens like bacteria and viruses by limiting iron availability and activating intracellular cascades. Hepcidins are diverse in teleost fishes, due to the varied aquatic environments including exposure to pathogens, oxygenation and iron concentration. In the present study, we report a 87-amino acid (aa) preprohepcidin (Hepc-CB1) with a signal peptide of 24 aa, a prodomain of 39 aa and a bioactive mature peptide of 24 aa from the gill mRNA transcripts of the deep-sea fish spinyjaw greeneye, Chlorophthalmus bicornis. Molecular characterisation and phylogenetic analysis categorised the peptide to HAMP2-like group with a mature peptide of 2.53 kDa; a net positive charge (?3) and capacity to form b-hairpin-like structure configured by 8 conserved cysteines. The present work provides new insight into the mass gene duplication events and adaptive evolution of hepcidin isoforms with respect to environmental influences and positive Darwinian selection. This work reports a novel hepcidin isoform under the group HAMP2 from a nonacanthopterygian deep-sea fish, C. bicornis

A study on the phylogeny and the ecology of ammonia-oxidizing bacteria using a new molecular marker based on the gene amoB

L'agricultura i la industrialització han causat un augment significatiu del nombre d'ambients rics en amoni. La presència de compostos nitrogenats redueix la qualitat de l'aigua, causant problemes de toxicitat, deteriorant el medi ambient i fins i tot afectant la salut humana. En conseqüència, la nitrificació s'ha convertit en un procés global que afecta al cicle del nitrogen a la biosfera. Els bacteris oxidadors d'amoni (AOB) són els responsables de l'oxidació de l'amoni a nitrit, i juguen un paper essencial en el cicle del nitrogen. Els primers oxidadors d'amoni foren aïllats a finals del segle XIX, però la lentitud del seu creixement i les dificultats per cultivar-los feren que fins als anys 80, amb els primers estudis emprant el gen 16SrDNA, no s'assolís un coneixement complert d'aquest grup bacterià. Actualment les bases de dades contenen multitud d'entrades amb seqüències corresponents a AOB. L'objectiu d'aquest treball era trobar, desenvolupar i avaluar eines útils i fiables per a l'estudi dels AOB en mostres ambientals. En aquest treball primer descrivim la utilització de la hibridació in situ amb fluorescència (FISH), mitjançant l'aplicació de sondes amb diana en el 16SrRNA dels AOB. La FISH ens va permetre detectar i recomptar aquest grup bacterià; no obstant, aquest mètode no permetia la detecció de noves seqüències, pel que es necessitava una nova eina. Amb aquesta intenció vam aplicar la seqüència de la sonda Nso1225 en una PCR. El fet d'amplificar específicament un fragment del 16SrDNA dels AOB va suposar el desenvolupament d'una nova eina molecular que permetia detectar la presència i diversitat d'aquests bacteris en ambients naturals. Malgrat tot, algunes seqüències pertanyents a bacteris no oxidadors d'amoni del subgrup β dels proteobacteris, eren també obtingudes amb aquesta tècnica. Així mateix, un dels inconvenients de l'ús del 16SrDNA com a marcador és la impossibilitat de detectar simultàniament els AOB que pertanyen als subgrups β i γ dels proteobacteris. El gen amoA, que codifica per la subunitat A de l'enzim amoni monooxigenasa (AMO), era aleshores àmpliament utilitzat com a marcador per a la detecció dels AOB. En aquest treball també descrivim la utilització d'aquest marcador en mostres procedents d'un reactor SBR. Aquest marcador ens va permetre identificar seqüències de AOB en la mostra, però la necessitat de detectar amoA mitjançant clonatge fa que l'ús d'aquest marcador requereixi massa temps per a la seva utilització com a eina en estudis d'ecologia microbiana amb moltes mostres. Per altra banda, alguns autors han assenyalat l'obtenció de seqüències de no AOB en utilitzar amoA en un protocol de PCR-DGGE. Amb la finalitat d'obtenir una eina ràpida i rigorosa per detectar i identificar els AOB, vam desenvolupar un joc nou d'oligonucleòtids amb diana en el gen amoB, que codifica per a la subunitat transmembrana de l'enzim AMO. Aquest gen ha demostrat ser un bon marcador molecular pels AOB, oferint, sense tenir en compte afiliacions filogenètiques, una elevada especificitat, sensibilitat i fiabilitat. En aquest treball també presentem una anàlisi de RT-PCR basada en la detecció del gen amoB per a la quantificació del gènere Nitrosococcus. El nou joc d'oligonucleòtids dissenyat permet una enumeració altament específica i sensible de tots els γ-Nitrosococcus coneguts. Finalment, vam realitzar un estudi poligènic, comparant i avaluant els marcadors amoA, amoB i 16SrDNA, i vàrem construir un arbre filogenètic combinat. Com a resultat concloem que amoB és un marcador adequat per a la detecció i identificació dels AOB en mostres ambientals, proporcionant alhora agrupacions consistents en fer inferències filogenètiques. Per altra banda, la seqüència sencera del gen 16S rDNA és indicada com a marcador en estudis amb finalitats taxonòmiques i filogenètiques en treballar amb cultius purs de AOB.