Nelli A. Arakelyan, Andrey D. Manakhov, Andrey D. Manakhov, Gelena V. Izotova, Maria N. Abramova, Evgeny I. Rogaev, Evgeny I. Rogaev · Frontiers in Ecology and Evolution · 2026

Identification of accelerated regions associated with extended post-reproductive lifespan in toothed whales

Resumo em português

Um período prolongado de vida pós-reprodutiva (PRLS) nas fêmeas representa um paradoxo evolutivo e uma adaptação rara na história de vida dos mamíferos. Os mecanismos moleculares e as mudanças genéticas subjacentes a essa característica ainda são pouco compreendidos. Em cetáceos odontocetos, um PRLS prolongado foi documentado em vários linajes, oferecendo uma oportunidade para buscar regiões genômicas candidatas associadas a esse fenótipo da história de vida em um contexto comparativo. Aqui, identificamos regiões aceleradas (ARs) em três espécies de cetáceos odontocetos com PRLS prolongado documentado: orca (Orcinus orca), narval e beluga. Utilizamos espécies de cetáceos odontocetos filogeneticamente próximas, sem evidências desse fenótipo, como comparação, e encontramos mais de um milhão de regiões autossômicas conservadas, além de milhares de ARs específicas de cada linaje em cada espécie focal. Nas três espécies, as regiões aceleradas coincidiram com 12 elementos regulatórios cis não codificadores humanos candidatos únicos (cCREs) e 300 genes anotados, além de regiões exônicas em 20 genes. Os genes associados às ARs compartilhadas apresentaram enriquecimento para funções desenvolvimentistas e neurobiológicas, incluindo neurogênese, organização sináptica e projeções neuronais, e incluíram candidatos previamente relacionados ao envelhecimento, longevidade e envelhecimento reprodutivo. Assim, identificamos regiões candidatas cuja evolução acelerada está putativamente associada ao PRLS prolongado em cetáceos odontocetos.

Resumo original em inglês

An extended female post-reproductive lifespan (PRLS) represents an evolutionary paradox and a rare life-history adaptation in mammals. The molecular mechanisms and genetic changes underlying this trait remain poorly understood. In toothed whales, extended PRLS has been documented in multiple lineages, providing an opportunity to search for candidate genomic regions associated with this life-history phenotype in a comparative framework. Here, we identify accelerated regions (ARs) in three toothed whale species with documented extended PRLS: killer whale, narwhal, and beluga whale. We used closely related toothed whale species without evidence of this phenotype as a comparison and found more than one million conserved autosomal regions, as well as thousands of lineage-specific ARs in each focal species. Across the three species, accelerated regions overlapped 12 unique human noncoding candidate cis-regulatory elements (cCREs) and 300 annotated genes, and exonic regions in 20 genes. Shared AR-associated genes showed enrichment for developmental and neurobiological functions, including neurogenesis, synaptic organization, and neuronal projections, and included candidates previously linked to aging, longevity, and reproductive aging. Thus, we identified candidate regions whose accelerated evolution is putatively associated with extended PRLS in toothed whales.