Корень древа жизни бактерий: ключ к пониманию их эволюции
Новое исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, как объединение данных о вертикальном наследовании и горизонтальном переносе генов позволяет определить корень древа жизни бактерий и природу их последнего общего предка.
Бактерии — чрезвычайно разнообразный домен одноклеточных организмов. Все они связаны общим происхождением, но форма их эволюционного древа и положение его корня оставались предметом споров.
Гены бактерий передаются не только вертикально (от матери к дочери), но и горизонтально между неродственными организмами, что осложняет картину эволюционных отношений.
- Метод: Учёные использовали филогенетические методы, одновременно учитывающие вертикальную и горизонтальную передачу генов.
- Результат: В среднем гены передаются вертикально в двух третях случаев, что подтверждает, что древовидная структура — осмысленная основа для интерпретации эволюции бактерий.
Положение корня и природа предка
Наложив горизонтальный перенос генов на вертикальное «видовое» древо, исследователи определили наиболее вероятное положение корня и геном последнего бактериального общего предка (LBCA).
- Корень древа находится между двумя крупными кладами: Terrabacteria (в основном одномембранные бактерии, например, Bacillus) и Gracilicutes (в основном двумембранные бактерии, например, E. coli).
- CPR (Candidate Phyla Radiation) — ультрамалые бактерии, зависимые от клеток-хозяев, — оказались частью Terrabacteria, а не базальной группой. Их зависимость — производная, а не исходная черта.
- LBCA, согласно анализу, был сложнее, чем считалось: имел две клеточные мембраны, мог плавать, чувствовать окружающую среду и защищаться от вирусов.
Это открытие ставит новый вопрос: как более простые одномембранные клетки эволюционировали из двумембранных и сколько раз это происходило.