DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33230-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565744
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Romain Gastineau وآخرون
الموضوع الرئيسي: أبحاث علم الأحياء البحرية والبيئة
نظرة عامة
تقدم الدراسة الجينوم الميتوكوندري الكامل للنيميرتيان الغازي Geonemertes pelaensis، الذي تم تسلسله من عينات تم جمعها في مارتينيك ونيو كاليدونيا. يظهر كلا الجينومين درجة عالية من الحفظ، حيث يحتويان على 13 جينًا مشفرًا للبروتين، وجينين rRNA، و21 جين tRNA، بحجم غير عادي يبلغ حوالي 32 كيلوبايت. كشفت التحليلات الجينية عن أربعة تعدد أشكال نوكليوتيد مفردة وواحد indel بين العينتين، مما يشير إلى إدخال حديث من مجموعات مرتبطة عن كثب. ومن الجدير بالذكر أن طول الجينوم الميتوكوندري يُعزى إلى منطقتين واسعتين من جينات tRNA وتسلسلات بين الجينات طويلة.
بالمقابل، أظهرت مقارنة مع عينة غير منشورة تم تحديدها على أنها G. pelaensis جينوم ميتوكوندري أقصر بكثير يبلغ 18 كيلوبايت، مع تباين كبير في التسلسل، مما يضعها كخط فرعي. قد يشكل وجود الجينات الزائفة الميتوكوندرية النووية (NUMTs) في عينة مارتينيك تحديات للدراسات الجينية المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، كشفت تحليل محتوى الأمعاء أن العينة من نيو كاليدونيا قد استهلكت عثة ليلية غير محددة، بينما من المحتمل أن تكون عينة مارتينيك قد تغذت على الصرصور الغازي Periplaneta australasiae، مما يبرز الآثار البيئية لهذا النوع في موائله المدخلة.
مقدمة
تناقش مقدمة البحث شعبة النيميرتيان، المعروفة عمومًا باسم ديدان الشريط، والتي تتكون بشكل أساسي من أنواع بحرية، بما في ذلك أطول حيوان معروف، *Lineus longissimus*. ومن الجدير بالذكر أن تحت الشعبة Monostilifera تشمل أنواعًا أرضية من عائلتي Acteonemertidae وProsorhochmidae، حيث تحتوي الأخيرة على أشكال طفيلية. يبرز البحث أوجه التشابه بين النيميرتيان الأرضية والديدان المسطحة الأرضية من شعبة Platyhelminthes، خاصة من حيث إمكاناتها الغازية، حيث تم التعرف على نوعين فقط من النيميرتيان، *Argonemertes dendyi* و*Geonemertes pelaensis*، على أنهما منتشران على نطاق واسع بسبب النشاط البشري.
تؤكد الدراسة على الطبيعة الخنثوية لهذه الأنواع الغازية، مما يساعد في انتشارها الناجح. مع ظهور علم المواطن ومنصات مثل iNaturalist، كان هناك زيادة في الملاحظات لهذه الأنواع، بما في ذلك مجموعات حديثة من مارتينيك ونيو كاليدونيا. تهدف الدراسة إلى تحليل الجينومات الميتوكوندرية لهذه العينات من خلال تسلسل القراءات القصيرة والطويلة، مما يكشف عن تعقيدها ويدفع إلى مزيد من التحقيق في عاداتها الغذائية. ظهرت نتائج غير متوقعة عند مقارنة هذه النتائج مع بيانات من مشروع SRA BioProject غير المنسق، مما أدى إلى مزيد من الأسئلة حول خصائص الأنواع.
الطرق
توضح قسم “الطرق” المواد والأساليب المستخدمة في البحث. يتناول تصميم التجربة، بما في ذلك اختيار المواد، وإعداد التجارب، والبروتوكولات المتبعة لضمان القابلية للتكرار والدقة. يتم وصف تقنيات محددة مستخدمة لجمع البيانات وتحليلها، بالإضافة إلى أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتفسير النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم معلومات عن حجم العينة، وتدابير التحكم، وأي معدات أو برامج ذات صلة تم استخدامها خلال الدراسة. تضمن هذه المقاربة الشاملة أن تكون النتائج مستندة إلى إطار منهجي قوي، مما يسمح بالتحقق وإمكانية التكرار من قبل باحثين آخرين في هذا المجال.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يتم تسليط الضوء على النتائج الرئيسية، مما يظهر فعالية المنهجية أو النموذج المقترح. يتم تحديد الأهمية الإحصائية من خلال الاختبارات المناسبة، مما يشير إلى أن النتائج ليست بسبب الصدفة العشوائية.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم تمثيلات بصرية، مثل الرسوم البيانية أو الجداول، لتوضيح اتجاهات البيانات والمقارنات بين ظروف أو مجموعات مختلفة. تساهم هذه النتائج في الفهم العام لسؤال البحث وتدعم الفرضيات المطروحة في الدراسة. من المحتمل مناقشة الآثار الإضافية للنتائج، مع التأكيد على أهميتها في هذا المجال والتطبيقات المحتملة.
المناقشة
يُبلغ عن الجينوم الميتوكوندري لـ *Geonemertes pelaensis* بأنه الأكبر بين النيميرتيان، بطول 31,738 قاعدة لعينات MNHN JL402 و31,739 قاعدة لعينات MNHN JL632. تم التغلب على تحديات التجميع التي واجهت تسلسل القراءات القصيرة باستخدام تسلسل القراءات الطويلة، مما كشف عن هيكل معقد للجينوم الميتوكوندري يتميز بتغطية عالية ووجود العديد من المناطق غير المشفرة. ومن الجدير بالذكر أن جينومات كلا العينتين أظهرت اختلافات طفيفة فقط، تحديدًا أربعة تعدد أشكال نوكليوتيد مفردة وواحد indel، مما يشير إلى درجة عالية من الحفظ. تبرز الدراسة أيضًا غياب التكرارات المتتالية الكبيرة أو الميكروساتلايت، مما يشير إلى أن الطول الممتد للجينوم قد يُعزى إلى تكرار الجينات والتصنيف الزائف اللاحق.
وضعت التحليلات النشوء والتطور *G. pelaensis* ضمن فئة Hoplonemertea، مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بـ *Prosadenoporus spectacula*، على الرغم من أن العلاقة مع الأنواع شبه الأرضية لا تزال غير مؤكدة. يشكل وجود الجينات الزائفة الميتوكوندرية النووية (NUMTs) في العينة MNHN JL402 تحديات لتحديد الهوية الجزيئية، حيث يمكن أن تؤدي إلى سوء التعرف والتقدير المفرط للتنوع الخفي. تؤكد الدراسة على أهمية استخدام طرق التسلسل عالية الإنتاجية للتخفيف من هذه القضايا. بالإضافة إلى ذلك، كشف تسلسل الحمض النووي في الأمعاء أن *G. pelaensis* تتغذى على مجموعة متنوعة من اللافقاريات، بما في ذلك الصرصور *Periplaneta australasiae*، مما يمثل ملاحظة غذائية جديدة لهذا النوع. بشكل عام، تؤكد النتائج على الحاجة إلى مزيد من التحقيقات في التنوع الجيني والأثر البيئي لـ *G. pelaensis*، خاصة في سياق وضعها الغازي في مناطق مثل مارتينيك ونيو كاليدونيا.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-33230-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565744
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Romain Gastineau et al.
Primary Topic: Marine Biology and Ecology Research
Overview
The study presents the complete mitochondrial genome of the invasive terrestrial nemertean Geonemertes pelaensis, sequenced from specimens collected in Martinique and New Caledonia. Both genomes exhibit a high degree of conservation, containing 13 protein-coding genes, two rRNA genes, and 21 tRNA genes, with an unusually large size of approximately 32 kb. The genetic analysis revealed only four single nucleotide polymorphisms and one indel between the two specimens, suggesting a recent introduction from closely related populations. Notably, the mitogenome’s length is attributed to two extensive regions of tRNA genes and long intergenic sequences.
In contrast, a comparison with an unpublished specimen identified as G. pelaensis indicated a significantly shorter mitogenome of 18 kb, with considerable sequence divergence, positioning it as a sister lineage. The presence of nuclear mitochondrial pseudogenes (NUMTs) in the Martinique specimen may pose challenges for future genetic studies. Additionally, gut content analysis revealed that the New Caledonian specimen had consumed an unidentified noctuid moth, while the Martinique specimen had likely fed on the invasive cockroach Periplaneta australasiae, highlighting the ecological implications of this species in its introduced habitats.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the phylum Nemertea, commonly known as ribbon worms, which predominantly consists of marine species, including the longest known animal, *Lineus longissimus*. Notably, the suborder Monostilifera includes terrestrial species from the families Acteonemertidae and Prosorhochmidae, the latter containing parasitic forms. The paper highlights the similarities between terrestrial Nemertea and terrestrial flatworms from the phylum Platyhelminthes, particularly in terms of their invasive potential, with only two species of Nemertea, *Argonemertes dendyi* and *Geonemertes pelaensis*, recognized as widely dispersed due to human activity.
The study emphasizes the hermaphroditic nature of these invasive species, which aids in their successful dispersal. With the advent of citizen science and platforms like iNaturalist, there has been a surge in observations of these species, including recent collections from Martinique and New Caledonia. The research aims to analyze the mitogenomes of these specimens through short and long reads sequencing, revealing their complexity and prompting further investigation into their dietary habits. Unexpected findings arose when comparing these results with data from a non-curated SRA BioProject, leading to additional questions regarding the species’ characteristics.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and methodologies employed in the research. It details the experimental design, including the selection of materials, the setup of experiments, and the protocols followed to ensure reproducibility and accuracy. Specific techniques used for data collection and analysis are described, along with any statistical methods applied to interpret the results.
Additionally, the section may include information on the sample size, control measures, and any relevant equipment or software utilized during the study. This comprehensive approach ensures that the findings are grounded in a robust methodological framework, allowing for validation and potential replication by other researchers in the field.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. Key outcomes are highlighted, demonstrating the effectiveness of the proposed methodology or model. Statistical significance is established through appropriate tests, indicating that the results are not due to random chance.
Additionally, the section may include visual representations, such as graphs or tables, to illustrate the data trends and comparisons between different conditions or groups. These findings contribute to the overall understanding of the research question and support the hypotheses put forth in the study. Further implications of the results are likely discussed, emphasizing their relevance to the field and potential applications.
Discussion
The mitochondrial genome of *Geonemertes pelaensis* is reported to be the largest among nemerteans, with a length of 31,738 bp for specimen MNHN JL402 and 31,739 bp for MNHN JL632. The assembly challenges faced with short-read sequencing were overcome using long-read sequencing, which revealed a complex mitogenome structure characterized by high coverage and the presence of numerous non-coding regions. Notably, the genomes of both specimens exhibited only minor differences, specifically four single nucleotide polymorphisms and one indel, indicating a high degree of conservation. The study also highlights the absence of significant tandem repeats or microsatellites, suggesting that the genome’s extended length may be attributed to gene duplications and subsequent pseudogenization.
Phylogenetic analyses positioned *G. pelaensis* within the class Hoplonemertea, closely related to *Prosadenoporus spectacula*, although the relationship with semi-terrestrial species remains uncertain. The presence of nuclear mitochondrial pseudogenes (NUMTs) in specimen MNHN JL402 poses challenges for molecular barcoding, as these could lead to misidentification and overestimation of cryptic diversity. The study emphasizes the importance of using high-throughput sequencing methods to mitigate these issues. Additionally, gut-DNA sequencing revealed that *G. pelaensis* preys on a variety of invertebrates, including the cockroach *Periplaneta australasiae*, marking a novel dietary observation for this species. Overall, the findings underscore the need for further investigations into the genetic diversity and ecological impact of *G. pelaensis*, particularly in the context of its invasive status in regions like Martinique and New Caledonia.