Published December 9, 2022
| Version v1
Publication
Open
A single-cell transcriptome atlas of the West African lungfish highlights the respiratory evolution of a fish adapted to water and land
Creators
- 1. University of Chinese Academy of Sciences
- 2. Botswana Geoscience Institute
- 3. Institute of Hydrobiology, Biology Centre, Academy of Sciences of the Czech Republic
- 4. Chinese Academy of Sciences
- 5. BGI Group (China)
- 6. Northwestern Polytechnical University
- 7. Nanjing Normal University
Description
Abstract The six species of lungfish possess both lungs and gills and are the closest extant relatives to tetrapods. Here, we report a single-cell transcriptome atlas of the West African lungfish ( Protopterus annectens ). This species manifests the most extreme form of terrestrialization, a life history strategy to survive dry periods in five lungfish species that can last for years, manifested by dormancy and reversible adaptive changes of the gills and lungs. Our atlas highlights the cell type diversity of the West African lungfish, including gene expression consistent with phenotype changes of terrestrialization. Comparisons with terrestrial tetrapods and ray-finned fishes revealed broad homology between the swim bladder and lung cell types and shared and idiosyncratic changes of the repressed, external gills of the West African lungfish and the internal gills of Atlantic salmon. The single-cell atlas presented here provides a valuable resource for further exploration of the evolution of the vertebrate respiratory system and the diversity of lungfish terrestrialization.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تمتلك الأنواع الستة من أسماك الرئة كلا من الرئتين والخياشيم وهي الأقرب إلى رباعيات الأرجل. هنا، نبلغ عن أطلس transcriptome أحادي الخلية لسمك الرئة في غرب إفريقيا ( Protopterus annectens ). يُظهر هذا النوع الشكل الأكثر تطرفًا للتربة، وهي استراتيجية لتاريخ الحياة للبقاء على قيد الحياة في الفترات الجافة في خمسة أنواع من الأسماك الرئوية التي يمكن أن تستمر لسنوات، والتي تتجلى في السكون والتغيرات التكيفية العكسية للخياشيم والرئتين. يسلط أطلسنا الضوء على تنوع أنواع الخلايا في أسماك الرئة في غرب إفريقيا، بما في ذلك التعبير الجيني المتوافق مع تغيرات النمط الظاهري للتربة. كشفت المقارنات مع رباعيات الأرجل الأرضية والأسماك ذات الزعانف الشعاعية عن تماثل واسع بين مثانة السباحة وأنواع خلايا الرئة والتغيرات المشتركة والخاصة للخياشيم الخارجية المكبوتة لسمك الرئة في غرب إفريقيا والخياشيم الداخلية لسمك السلمون الأطلسي. يوفر الأطلس أحادي الخلية المعروض هنا موردًا قيمًا لمزيد من الاستكشاف لتطور الجهاز التنفسي للفقاريات وتنوع تربة أسماك الرئة.Translated Description (French)
Résumé Les six espèces de poissons-poumons possèdent à la fois des poumons et des branchies et sont les plus proches parents existants des tétrapodes. Nous rapportons ici un atlas du transcriptome unicellulaire du poisson-poumon d'Afrique de l'Ouest ( Protopterus annectens ). Cette espèce manifeste la forme la plus extrême de la terreuralisation, une stratégie de cycle de vie pour survivre à des périodes sèches chez cinq espèces de poissons-poumons qui peuvent durer des années, se manifestant par la dormance et des changements adaptatifs réversibles des branchies et des poumons. Notre atlas met en évidence la diversité des types cellulaires du poisson-poumon d'Afrique de l'Ouest, y compris l'expression des gènes compatible avec les changements de phénotype de la terreuralisation. Les comparaisons avec les tétrapodes terrestres et les poissons à nageoires rayonnées ont révélé une large homologie entre les types de cellules de la vessie natatoire et des poumons et des changements partagés et idiosyncratiques des branchies externes réprimées du lépidoptère d'Afrique de l'Ouest et des branchies internes du saumon atlantique. L'atlas unicellulaire présenté ici fournit une ressource précieuse pour une exploration plus approfondie de l'évolution du système respiratoire des vertébrés et de la diversité de la terrestre du poisson-poumon.Translated Description (Spanish)
Resumen Las seis especies de peces pulmonados poseen pulmones y branquias y son los parientes existentes más cercanos a los tetrápodos. Aquí, informamos un atlas de transcriptoma unicelular del pez pulmonado de África Occidental ( Protopterus annectens ). Esta especie manifiesta la forma más extrema de terrestrialización, una estrategia de historia de vida para sobrevivir períodos secos en cinco especies de peces pulmonados que pueden durar años, manifestada por latencia y cambios adaptativos reversibles de las branquias y los pulmones. Nuestro atlas destaca la diversidad de tipos de células del pez pulmonado de África Occidental, incluida la expresión génica consistente con los cambios de fenotipo de la terrestreización. Las comparaciones con tetrápodos terrestres y peces con aletas radiadas revelaron una amplia homología entre los tipos de células de la vejiga natatoria y los pulmones y cambios compartidos e idiosincrásicos de las branquias externas reprimidas del pez pulmonado de África Occidental y las branquias internas del salmón del Atlántico. El atlas unicelular que se presenta aquí proporciona un recurso valioso para explorar más a fondo la evolución del sistema respiratorio de los vertebrados y la diversidad de la terrestreización de los peces pulmonados.Files
latest.pdf.pdf
Files
(5.5 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:83794ebf1256470b190bec80f48618a0
|
5.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يسلط أطلس نسخي أحادي الخلية لأسماك الرئة في غرب إفريقيا الضوء على التطور التنفسي للأسماك المتكيفة مع المياه والأرض
- Translated title (French)
- Un atlas du transcriptome unicellulaire du poisson-poumon d'Afrique de l'Ouest met en évidence l'évolution respiratoire d'un poisson adapté à l'eau et à la terre
- Translated title (Spanish)
- Un atlas del transcriptoma unicelular del pez pulmonado de África Occidental destaca la evolución respiratoria de un pez adaptado al agua y a la tierra
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4310934348
- DOI
- 10.21203/rs.3.rs-2314784/v1
References
- https://openalex.org/W1868633638
- https://openalex.org/W1898100511
- https://openalex.org/W1910797005
- https://openalex.org/W1967968986
- https://openalex.org/W1971514874
- https://openalex.org/W1973603368
- https://openalex.org/W1973646620
- https://openalex.org/W1980402014
- https://openalex.org/W1983727587
- https://openalex.org/W1986475258
- https://openalex.org/W1990933325
- https://openalex.org/W1992886596
- https://openalex.org/W1995177178
- https://openalex.org/W2005763265
- https://openalex.org/W2012034410
- https://openalex.org/W2027198848
- https://openalex.org/W2035618305
- https://openalex.org/W2038411122
- https://openalex.org/W2039031569
- https://openalex.org/W2045204781
- https://openalex.org/W2058706802
- https://openalex.org/W2066762037
- https://openalex.org/W2068881679
- https://openalex.org/W2069985368
- https://openalex.org/W2070050178
- https://openalex.org/W2073266653
- https://openalex.org/W2080164063
- https://openalex.org/W2083376183
- https://openalex.org/W2095681032
- https://openalex.org/W2096249684
- https://openalex.org/W2098264042
- https://openalex.org/W2099453633
- https://openalex.org/W2107787440
- https://openalex.org/W2108526392
- https://openalex.org/W2113977679
- https://openalex.org/W2119690971
- https://openalex.org/W2123106337
- https://openalex.org/W2129450241
- https://openalex.org/W2130410032
- https://openalex.org/W2134566930
- https://openalex.org/W2137937154
- https://openalex.org/W2138094019
- https://openalex.org/W2139373056
- https://openalex.org/W2146122014
- https://openalex.org/W2165476240
- https://openalex.org/W2166953952
- https://openalex.org/W2170717256
- https://openalex.org/W2198229357
- https://openalex.org/W2214074259
- https://openalex.org/W2235470342
- https://openalex.org/W2238675868
- https://openalex.org/W2281161130
- https://openalex.org/W2289648622
- https://openalex.org/W2322401062
- https://openalex.org/W2327794370
- https://openalex.org/W2345356016
- https://openalex.org/W2477157912
- https://openalex.org/W2514059345
- https://openalex.org/W2556569237
- https://openalex.org/W2578363228
- https://openalex.org/W2582733697
- https://openalex.org/W2588091849
- https://openalex.org/W2801175520
- https://openalex.org/W2803665756
- https://openalex.org/W2804847416
- https://openalex.org/W2889113532
- https://openalex.org/W2889326414
- https://openalex.org/W2893535784
- https://openalex.org/W2896222795
- https://openalex.org/W2945781043
- https://openalex.org/W2953151710
- https://openalex.org/W2963806890
- https://openalex.org/W2977109436
- https://openalex.org/W2981970954
- https://openalex.org/W2993523018
- https://openalex.org/W3004485180
- https://openalex.org/W3007935255
- https://openalex.org/W3010981656
- https://openalex.org/W3017228009
- https://openalex.org/W3080707535
- https://openalex.org/W3093713985
- https://openalex.org/W3103797259
- https://openalex.org/W3114078084
- https://openalex.org/W3120885077
- https://openalex.org/W3125528398
- https://openalex.org/W3127582959
- https://openalex.org/W3128377422
- https://openalex.org/W3128761396
- https://openalex.org/W3134710066
- https://openalex.org/W3145969289
- https://openalex.org/W3150199726
- https://openalex.org/W3157099244
- https://openalex.org/W3157411823
- https://openalex.org/W3162762522
- https://openalex.org/W3164692211
- https://openalex.org/W3165189984
- https://openalex.org/W3168572674
- https://openalex.org/W3181091633
- https://openalex.org/W3187882417
- https://openalex.org/W3193647344
- https://openalex.org/W3196261153
- https://openalex.org/W3198242174
- https://openalex.org/W3199255735
- https://openalex.org/W3201722103
- https://openalex.org/W3203343200
- https://openalex.org/W3214028770
- https://openalex.org/W4200358637
- https://openalex.org/W4200575396
- https://openalex.org/W4210349693
- https://openalex.org/W4213354082
- https://openalex.org/W4220856587
- https://openalex.org/W4225288603
- https://openalex.org/W4281625374
- https://openalex.org/W4283010963
- https://openalex.org/W4283385293
- https://openalex.org/W4287578439
- https://openalex.org/W4292265605
- https://openalex.org/W4308180218