Russian Journal of GeneticsRussian Journal of GeneticsГенетика0016-67583034-5103The Russian Academy of Sciences66688510.31857/S0016675823020054KXIZXIГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХMitochondrial DNA Evolution Trends of Baikal Endemic Sponges. I. Mitochondrial Genome of S. khanaeviОсобенности эволюции митохондриальной ДНК байкальских эндемичных губок. I. Митохондриальный геном Swartschewskia khanaeviMaikovaО. О.МайковаО. О.idboo8@mail.ruSherbakovD. Yu.ЩербаковД. Ю.idboo8@mail.ruLimnological Institute, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesЛимнологический институт Сибирского отделения Российской академии наук0102202359217017526022025Copyright ©; 2023, О.О. Майкова, Д.Ю. ЩербаковCopyright ©; 2023, О.О. Майкова, Д.Ю. Щербаков2023О.О. Майкова, Д.Ю. ЩербаковО.О. Майкова, Д.Ю. Щербаковhttps://transsyst.ru/0016-6758/article/view/666885

The nucleotide sequence of the mitochondrial genome of a new species of sponge from the Baikal endemic family Lubomirskiidae – Swartschewskia khanaevi was determined, the length of which was 26 638 bp. An increase in the rate of accumulation of nucleotide substitutions in protein-coding genes from 2 to 3 times relative to other species of sponges of the Lubomirskiidae family was revealed. On the phylogenetic tree, the species S. khanaevi clusters with another representative of the genus Swartschewskia. It was shown that all studied mitochondrial genomes of Lubomirskiidae are characterized by the presence of a large number and diversity of inverted repeats in intergenic regions, which distinguishes them from other members of the Demospongiae class.

Определена нуклеотидная последовательность митохондриального генома нового вида губки из байкальского эндемичного семейства Lubomirskiidae – Swartschewskia khanaevi, длина которого составила 26 638 пн. Филогенетический анализ на основе 14 белок-кодирующих митохондриальных генов подтвердил принадлежность описанного недавно нового вида S. khanaevi к роду Swartschewskia. Выявлено увеличение скорости накопления нуклеотидных замен в белок-кодирующих генах у видов рода Swartschewskia относительно других видов семейства Lubomirskiidae. Показано, что для всех исследованных митохондриальных геномов Lubomirskiidae характерно наличие большого количества и разнообразия инвертированных повторов в межгенных районах, что отличает их от других представителей класса Demospongiae.

mitochondrial genomeevolution rateintergenic regionsmolecular phylogenySwartschewskia khanaeviмитохондриальный геномскорость эволюциимежгенные районымолекулярная филогенияSwartschewskia khanaeviManconi R., Pronzato R. Phylum Porifera // Ecology and General Biology: Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates. Amsterdam: Elsevier, 2015. P. 133–157. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385026-3.00008-5Manconi R., Pronzato R. Phylum Porifera // Keys to Palaearctic Fauna: Thorp and Covich’s Freshwater Invertebrates. Amsterdam: Elsevier, 2019. P. 45–87. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385024-9.00003-4Bukshuk N.A., Maikova O.O. A new species of Baikal endemic sponges (Porifera, Demospongiae, Spongillida, Lubomirskiidae) // ZooKeys. 2020. V. 906. P. 113–130. https://doi.org/10.3897/zookeys.906.39534Itskovich V., Gontcharov A., Masuda Y. et al. Ribosomal ITS sequences allow resolution of freshwater sponge phylogeny with alignments guided by secondary structure prediction // J. Mol. Evol. 2008. № 67. P. 608–620.Maikova O., Khanaev I., Belikov S. et al. Two hypotheses of the evolution of endemic sponges in Lake Baikal (Lubomirskiidae) // J. Zoolog. Syst. Evol. Res. 2015. V. 53. P. 175–179.Schroder H.C., Efremova S.M., Itskovich V.B. et al. Molecular phylogeny of the freshwater sponges in Lake Baikal // J. Zool. Syst. Evol. Research. 2002. V. 40. P. 1–7.Yakhnenko A.S., Itskovich V.B. Analysis of mtDNA variability in closely related Baikal sponge species for new barcoding marker development // Limnology. 2020. V. 21. № 1. P. 49–57. https://doi.org/10.1007/s10201-019-00599-7Itskovich V., Belikov S., Efremova S. et al. Phylogenetic relationships between freshwater and marine Haplosclerida (Porifera, Demospongiae) based on the full length 18S rRNA and partial COXI gene sequences // Porifera Research Biodiversity, Innovation and Sustainability. Rio de Janeiro: Museu Nacional, 2007. P. 1–9.Maikova O., Sherbakov D., Belikov S. The complete mitochondrial genome of Baikalospongia intermedia (Lubomirskiidae): description and phylogenetic analysis // Mitochondrial DNA. Part B: Resources. 2016. V. 1. P. 569–570. https://doi.org/10.1080/23802359.2016.1172273Lavrov D.V. Rapid proliferation of repetitive palindromic elements in mtDNA of the endemic Baikalian sponge Lubomirskia baicalensis // Mol. Biol. Evol. 2010. V. 27. P. 757–760.Ефремова С.М. Губки (Porifera) // Аннотированный список фауны озера Байкал и его водосборного бассейна. Т. 1. Озеро Байкал. Кн. 1. Новосибирск: Наука. 2001. С. 179–192.Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Д. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир, 1984. 480 с.Katoh K., Toh H. Recent developments in the MAFFT multiple sequence alignment program // Brief Bioinform. 2008. V. 9. P. 286–298.Ronquist F., Huelsenbeck J.P. MrBayes 3: Bayesian phylogenetic inference under mixed models // Bioinformatics. 2003. V. 19. P. 1572–1574.Kalyaanamoorthy S., Minh B.Q., Wong T.K.F. et al. Model Finder: Fast Model Selection for Accurate Phylogenetic Estimates // Nature Methods. 2017. V. 14. P. 587–589.Lavrov D.V., Maikova O.O., Pett W. et al. Small inverted repeats drive mitochondrial genome evolution in Lake Baikal sponges // Gene. 2012. V. 505. P. 91–99.Wang X., Lavrov D.V. Seventeen new complete mtDNA sequences reveal extensive mitochondrial genome evolution within the Demospongiae // PLoS One. 2008. V. 3. № 7. P. 1–11.Eo S.H., De Woody J.A. Evolutionary rates of mitochondrial genomes correspond to diversification rates and to contemporary species richness in birds and reptiles // Proc. Biol. Sci. 2010. V. 277. P. 3587–3592.  https://doi.org/10.1098/rspb.2010.0965Gazave E., Lapebie P., Renard E. et al. Molecular phylogeny restores the supra-generic subdivision of homoscleromorph sponges (Porifera, Homoscleromorpha) // PLoS One. 2010. V. 5. № 12. e14290.Майкова О.О., Степнова Г.Н., Беликов С.И. Вариабельность некодирующих последовательностей митохондриальной ДНК губок семейства Lubomirskiidae // ДАН (Биохимия и Биофизика). 2012. Т. 442. № 5. С. 709–711.Lukic-Bilela L., Brandt D., Pojskic N. et al. Mitochondrial genome of Suberites domuncula: Palindromes and inverted repeats are abundant in non-coding regions // Gene. 2008. V. 412. P. 1–11.Erpenbeck D., Voigt O., Wörheide G. et al. The mitochondrial genomes of sponges provide evidence for multiple invasions by repetitive hairpin-forming elements (RHE) // BMC Genomics. 2009. V. 10. № 591. P. 1–14.