Распутывая древо жизни

Современные филогенетики, составляющие сложные ветви древа жизни, столкнулись с парадоксом изобилия. Революция в геномике предоставила им огромные массивы данных ДНК для реконструкции эволюционной истории, но это же привело к серьёзной проблеме: деревья, построенные в разных авторитетных исследованиях, часто противоречат друг другу.

"Стало обычным делом, когда первоклассные исследования сообщают о родословных, которые сильно противоречат друг другу", — отметил Антонис Рокас из Университета Вандербильта.

В исследовании, опубликованном 8 мая в журнале Nature, Рокас и аспирант Леонидас Салихос проанализировали причины этих расхождений и предложили новые методы для разрешения противоречий и повышения точности расшифровки глубоких ветвей древа жизни.

"Эта значимая работа заставит сообщество эволюционных биологов пересмотреть подходы к реконструкции филогении", — сказал Майкл Ф. Уайтинг из Национального научного фонда США, финансировавшего исследование.

Для изучения парадокса Салихос собрал и проанализировал более 1000 генов (около 20% всего генома дрожжей) у 23 видов дрожжей. Он обнаружил, что истории более чем 1000 генов немного отличались друг от друга, а также от родословной, построенной при одновременном анализе всех генов.

Используя алгоритм из теории информации, исследователи смогли количественно оценить конфликт между этими различными генеалогиями генов и сосредоточиться на проблемных частях дерева.

В целом, Рокас и Салихос обнаружили, что генетические данные менее надёжны для периодов быстрой радиации, когда новые виды формировались стремительно. Яркий пример — Кембрийский взрыв, внезапное появление около 540 миллионов лет назад огромного разнообразия видов животных.

"Много споров между исследованиями касается именно этих 'густых' ветвей, возникших в ходе 'радиаций'", — пояснил Рокас.

Исследователи также выяснили, что чем дальше в прошлое, тем менее надёжны генетические данные. "Мы полагаем, что ценность данных ДНК может иметь аналогичный предел, что создаёт серьёзные проблемы для существующих алгоритмов в разрешении радиаций, произошедших в глубоком прошлом", — заключил Рокас.