Repeated emergence of similar adaptations is often explained by parallel evolution of underlying genes. However, evidence of parallel evolution at amino acid level is limited. When the analyzed species are highly divergent, this can be due to epistatic interactions underlying the dynamic nature of the amino acid preferences: The same amino acid substitution may have different phenotypic effects on different genetic backgrounds. Distantly related species also often inhabit radically different environments, which makes the emergence of parallel adaptations less likely. Here, we hypothesize that parallel molecular adaptations are more prevalent between closely related species. We analyze the rate of parallel evolution in genome-size sets of orthologous genes in three groups of species with widely ranging levels of divergence: 46 species of the relatively recent lake Baikal amphipod radiation, a species flock of very closely related cichlids, and a set of significantly more divergent vertebrates. Strikingly, in genes of amphipods, the rate of parallel substitutions at nonsynonymous sites exceeded that at synonymous sites, suggesting rampant selection driving parallel adaptation. At sites of parallel substitutions, the intraspecies polymorphism is low, suggesting that parallelism has been driven by positive selection and is therefore adaptive. By contrast, in cichlids, the rate of nonsynonymous parallel evolution was similar to that at synonymous sites, whereas in vertebrates, this rate was lower than that at synonymous sites, indicating that in these groups of species, parallel substitutions are mainly fixed by drift.

中文翻译：

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贝加尔湖片脚类动物群的蛋白质进化过度平行。

类似适应性的重复出现通常可以通过潜在基因的平行进化来解释。然而，氨基酸水平平行进化的证据是有限的。当分析的物种高度不同时，这可能是由于氨基酸偏好的动态性质背后的上位相互作用：相同的氨基酸替代可能对不同的遗传背景产生不同的表型影响。远缘物种也经常栖息在完全不同的环境中，这使得平行适应的出现不太可能。在这里，我们假设平行分子适应在密切相关的物种之间更为普遍。我们分析了三组具有广泛差异水平的物种中基因组大小的直系同源基因组的平行进化率：46 种相对较新的贝加尔湖片脚类辐射物种、一群关系非常密切的慈鲷，以及一组差异明显更大的脊椎动物。引人注目的是，在片脚类动物的基因中，非同义位点的平行替换率超过同义位点，表明猖獗的选择驱动了平行适应。在平行置换位点，种内多态性较低，表明平行性是由正选择驱动的，因此具有适应性。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。一群关系非常密切的慈鲷，以及一组差异明显更大的脊椎动物。引人注目的是，在片脚类动物的基因中，非同义位点的平行替换率超过同义位点，表明猖獗的选择驱动了平行适应。在平行置换位点，种内多态性较低，表明平行性是由正选择驱动的，因此具有适应性。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。一群关系非常密切的慈鲷，以及一组差异明显更大的脊椎动物。引人注目的是，在片脚类动物的基因中，非同义位点的平行替换率超过同义位点，表明猖獗的选择驱动了平行适应。在平行置换位点，种内多态性较低，表明平行性是由正选择驱动的，因此具有适应性。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。在片脚类动物的基因中，非同义位点的平行替换率超过同义位点，表明猖獗的选择驱动了平行适应。在平行置换位点，种内多态性较低，表明平行性是由正选择驱动的，因此具有适应性。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。在片脚类动物的基因中，非同义位点的平行替换率超过同义位点，表明猖獗的选择驱动了平行适应。在平行置换位点，种内多态性较低，表明平行性是由正选择驱动的，因此具有适应性。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。表明并行性是由正选择驱动的，因此是适应性的。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。表明并行性是由正选择驱动的，因此是适应性的。相比之下，慈鲷的非同义平行进化率与同义位点相似，而在脊椎动物中，这一速率低于同义位点，表明在这些物种组中，平行替代主要由漂移固定。