Lungfish Mega-Genomes: Analysis of the Largest Vertebrate Genomes and the Evolution of Tetrapod Adaptations

• Applicants: Professor Dr. Thorsten Burmester; Professor Dr. Axel Meyer; Professor Manfred Schartl, Ph.D.
• Subject Area: Evolution, Anthropology ; General Genetics and Functional Genome Biology
• Term: from 2019 to 2024
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 418085836

• Final Report Year: 2025

Final Report Abstract

In dem DFG Antrag planten wir die drei größten Tiergenome zu sequenzieren, assemblieren und zu analysieren. Lungenfische haben neben Salamandern, soweit bekannt, die größten Genome aller Tiere. Die noch lebenden Lungenfischelinien, Neoceratodus aus Australien, Protopterus (Gaoung mit vier Arten) aus Afrika, und Lepidosiren aus Südamerika sind unsere nächsten, noch lebenden Verwandten unter den "Fischen" und haben auch die größten Genome. Durch die Analyse von deren Genomen erhofften wir Einblicke in die Präadaptationen dieser Fische auf das Landleben, denn Fleischflossige Fische (Sarcopterygier) verließen im Devon (~420Mya) das Wasser und besiedelten das Land. Wir konnten nicht nur diese größten Genome aller Tiere mit ~>40Gb für Neoceratodus und Protopterus und >90Gb für Lepidosiren bestimmen, sondern auch bezüglich der Evolution von Lungen, Adaptationen des Riechens, N-Stoffwechsel und Lokomotionsapparates neue Erkenntnisse hervorbrachte. Diese Ergebnisse wurden in zwei Publikationen in "Nature" publiziert.

Publications

• Giant lungfish genome elucidates the conquest of land by vertebrates. Nature, 590(7845), 284-289.
  Meyer, Axel; Schloissnig, Siegfried; Franchini, Paolo; Du, Kang; Woltering, Joost M.; Irisarri, Iker; Wong, Wai Yee; Nowoshilow, Sergej; Kneitz, Susanne; Kawaguchi, Akane; Fabrizius, Andrej; Xiong, Peiwen; Dechaud, Corentin; Spaink, Herman P.; Volff, Jean-Nicolas; Simakov, Oleg; Burmester, Thorsten; Tanaka, Elly M. & Schartl, Manfred
  
• Neoceratodus forsteri (Australian lungfish). Trends in Genetics, 37(6), 600-601.
  Schartl, Manfred & Meyer, Axel
  
• The genomes of all lungfish inform on genome expansion and tetrapod evolution. Nature, 634(8032), 96-103.
  Schartl, Manfred; Woltering, Joost M.; Irisarri, Iker; Du, Kang; Kneitz, Susanne; Pippel, Martin; Brown, Thomas; Franchini, Paolo; Li, Jing; Li, Ming; Adolfi, Mateus; Winkler, Sylke; de Freitas Sousa, Josane; Chen, Zhuoxin; Jacinto, Sandra; Kvon, Evgeny Z.; Correa de Oliveira, Luis Rogério; Monteiro, Erika; Baia Amaral, Danielson ... & Meyer, Axel