Реконструкция древа жизни
Современные ученые продолжают дело Чарльза Дарвина, который в 1837 году нарисовал первое древо жизни. Сегодня для реконструкции эволюционных ветвей используются инструменты, которые Дарвин не мог представить: геномные данные и сложные статистические алгоритмы.
Филогенетики, как отмечает профессор Университета Вандербильта Антонис Рокас, подобны историкам, пытающимся по современным ДНК-последовательностям организмов восстановить события миллиардолетней давности. Однако результаты разных качественных исследований порой противоречат друг другу.
Чтобы разобраться в причинах этих конфликтов, Рокас и аспирант Леонидас Салихос проанализировали более 1000 генов у каждого из 23 видов дрожжей, включая Saccharomyces cerevisiae (пекарские дрожжи) и Candida albicans. Дрожжи — удобная модель для изучения древних ветвлений из-за компактных геномов.
Ключевые результаты исследования, опубликованного в Nature:
- История каждого из 1070 изученных генов оказалась слегка различной.
- Генеалогическое древо, построенное по одновременному анализу всех генов, также отличалось от отдельных "генных деревьев".
- Генетические данные менее надёжны для периодов быстрой радиации (внезапного появления множества новых видов), что объясняет конфликты в "кустистых" частях древа.
Практическая значимость работы:
- Методы филогенетики используются для идентификации новых патогенов и понимания их происхождения.
- Исследования помогают понять эволюцию жизни на Земле и возникновение различных признаков (например, большой мозг у человека).
Исследование Рокаса поддержано грантом NSF CAREER в размере $688 000 на 5 лет. Образовательная часть гранта включает подготовку учёных (3 постдока, 3 аспиранта, 8 студентов), создание нового курса по вычислительному анализу геномов и проведение мастер-классов.
Вывод: Реконструкция единого древа жизни — сложная задача. Существуют части древа, где есть консенсус, и сложные, древние участки, особенно после событий быстрой диверсификации. Ожидать одного универсального дерева, по словам Рокаса, не стоит.