Mitogenome comparative analysis of 3 Myotis species endemic to Mexico and detecting selection in OXPHOS genes

• Published in: Journal of mammalogy Vol. 106; no. 3; pp. 587 - 602
• Main Authors: Gutiérrez, Edgar G., Ortega, Jorge
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: American Society of Mammalogists 01.06.2025
• Subjects: bats; fosforilación oxidativa; genes codificadores de proteínas; genoma mitocondrial; mitochondrial genome; murciélagos; oxidative phosphorylation; positive selective pressure; presión de selección positiva; protein-coding genes; RESEARCH ARTICLE; Vespertilionidae
• ISSN: 0022-2372; 1545-1542
• DOI: 10.1093/jmammal/gyae144

Concerning metabolic demands, powered flight stands out as a mode of locomotion characterized by exceptionally high energy requirements. Bats exhibit distinct anatomical and physiological features associated with flight, prompting the anticipation of adaptive evolution in protein-coding genes within their mitochondrial genomes crucial for the oxidative phosphorylation pathway. In this study, the complete mitogenomes of 3 Myotis species endemic to Mexico were obtained and evaluated to obtain signatures of adaptive evolution in genes encoding mitochondrial proteins. The mitochondrial genomes span 17,147; 17,148; and 17,171 bp in size of M. findleyi, M. vivesi, and M. planiceps, respectively. A phylogenetic analysis focusing on the 13 protein-coding genes supports the delimitation of several clades included in the genus Myotis. Notably, Branch Models propose that Cox1, Cytb, and Nad4 may be subject to more robust purifying selection compared to other mitochondrial genes, while the Nad5 gene likely experiences positive selection pressure. The statistical analysis supports that Branch-Site Models contribute insights into 5 genes featuring amino acid sites potentially under selection pressure. Further analysis revealed episodic diversifying selection in Cox3 and signatures of diversifying/positive selection in 5 genes. This research significantly advances our understanding of the adaptive evolution of mitochondrial protein-coding genes in chiropterans, shedding light on their potential role in sustaining active flight. Respecto a las demandas metabólicas, el vuelo activo destaca por ser una forma de locomoción caracterizado por necesidades energéticas excepcionalmente altas. Los murciélagos exhiben distintas características anatómicas y fisiológicas asociadas con el vuelo, lo que provoca la anticipación de la evolución adaptativa en genes codificadores de proteínas mitocondriales, cruciales para llevar a cabo la fosforilación oxidativa. En este estudio, se obtuvieron y evaluaron los genomas mitocondriales completos de 3 especies endémicas de Myotis para obtener firmas de evolución adaptativa en genes que codifican proteínas mitocondriales. Los genomas mitocondriales abarcan 17.147; 17.148; y 17.171 pb de tamaño en M. findleyi, M. vivesi y M. planiceps, respectivamente. Un análisis filogenético, centrado en los 13 genes codificadores de proteínas, respalda la delimitación de los clados del Nuevo y Viejo Mundo dentro del género Myotis. En particular, Branch Models propone que Cox1, Cytb y Nad4 pueden estar sujetos a una selección purificadora más robusta en comparación con otros genes mitocondriales, mientras que el gen Nad5 probablemente experimente una presión de selección positiva. Los análisis con Branch-Site Models aporta información sobre 5 genes que presentan sitios de aminoácidos potencialmente bajo presión de selección, como lo indican las pruebas estadísticas. Análisis adicionales, empleando DataMonkey revelan una selección diversificadora episódica en el gen Cox3 y firmas de selección episódicas positivas/diversificadoras en 5 genes más. Esta investigación avanza significativamente en nuestra comprensión de la evolución adaptativa de los genes codificadores de proteínas mitocondriales en quirópteros, arrojando luz sobre su papel potencial en el mantenimiento del vuelo activo.