Evolution of sex determination and karyotypes in lacertid lizards and related lineages (Lacertoidea)

Abstract

(Česky) Lacertoidea je skupina šupinatých plazů, která zahrnuje několik čeledí, z nichž druhově nejbohatší je čeleď Lacertidae (ještěrkovití). Ta je také nejvíce karyologicky prozkoumaná. Tato široce diverzifikovaná skupina je známá karyotypy s výhradně akrocentrickými chromosomy a ZZ/ZW pohlavními chromosomy. Navzdory tomu byly původ a evoluční rychlosti změn jejich chromosomů dosud neprozkoumány. Navíc variabilita ve vlastnostech W pohlavních chromosomů ještěrek a zprávy o environmentálním určení pohlaví (ESD) vedly některé autory k přesvědčení, že u ještěrek došlo k vícenásobným nezávislým vznikům pohlavních chromosomů. Tato práce se zabývá mezerami ve znalostech o genetice skupiny Lacertoidea pomocí bioinformatických, cytogenetických a molekulárních přístupů. Shromáždili jsme data o karyotypech a fylogenetických vztazích druhů skupiny, abychom odhadli evoluční rychlosti počtů chromosomů mezi jednotlivými jejich liniemi pomocí modelů maximální věrohodnosti. Naše analýza odhalila, že zatímco evoluce počtu chromozomů je vysoce dynamická u skupin Teiidae, Gymnophthalmidae a Amphisbaenia, u čeledi Lacertidae je značně snížena. Další zkoumání syntenie chromozomů ukázalo, že pravděpodobně dva protichůdné procesy vedly ke vzniku odvozeného a značně stabilního karyotypu ještěrek: fúze ancestrálních...

(English) Lacertoidea, a clade of squamate reptiles, includes several families, with Lacertidae being the most species-rich and karyologically most explored. This widely diversified group is known for presence of all-acrocentric karyotypes and ZZ/ZW sex chromosomes. Despite this, the origins and evolutionary rates of their chromosomes have been previously unexplored. Additionally, the variability in their W sex chromosomes and reports of environmental sex determination (ESD) led some authors to believe in multiple independent origins of their sex chromosomes. This thesis addresses these gaps by applying bioinformatic, cytogenetic, and molecular approaches. We collected data on karyotypes and phylogenetic relationships of lacertoidean species to estimate the evolutionary rates of chromosome numbers between their clades via maximum likelihood models. Our analysis revealed that while the evolution of chromosome number is highly dynamic in Teiidae, Gymnophthalmidae, and Amphisbaenia, it is considerably decreased in Lacertidae. Further examination of chromosome synteny in lacertids and their outgroups indicated that two opposing processes - fusions of ancestral microchromosomes and fissions of homologs of bi-armed macrochromosomes - likely led to the origin of the derived and stable lacertid karyotype....