Как сформировались дрожжи
Исследователи провели сравнительный анализ почти 60 грибных геномов, чтобы определить генетические черты, позволившие конвергентной эволюции дрожжей.
Анализ показал, что консервативное семейство цинк-пальцевых транскрипционных факторов позволило дрожжам стать доминирующей формой в нескольких кладах грибов. Это "параллельное развертывание" не согласуется с классическим представлением о конвергентной эволюции.
Дрожжи встречаются в нескольких кладах грибов, и один из самых известных примеров — Saccharomyces cerevisiae, используемый как в пищевой промышленности, так и в качестве модельного организма для разработки биотоплива. Хотя многие дрожжи имеют одноклеточную форму, некоторые также могут существовать в форме нитчатых грибов. Несмотря на разное происхождение, дрожжи имеют множество фенотипических и метаболических сходств.
Чтобы больше узнать о конвергентной эволюции дрожжей, команда, включающая исследователей из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) и нескольких давних коллабораторов, провела сравнительный анализ почти 60 грибных геномов. Их результаты были опубликованы онлайн 18 июля 2014 года в журнале Nature Communications.
Многие геномы, использованные в исследовании, были секвенированы и проанализированы в DOE JGI. Для исследования команда разработала вычислительный конвейер COMPARE (сравнительный филогеномический анализ эволюции признаков), чтобы идентифицировать гены, унаследованные от общего предка (ортологичные гены), и определить дупликации или потери генов на построенных филогенетических деревьях.
Команда определила происхождение потенциала для дрожжеподобного роста примерно в 770 миллионов лет назад. Они также отметили несколько классов генов, которые были консервативны, вероятно, из-за их роли в таких основных процессах, как репликация ДНК и многоклеточный рост.
Ключевой вывод: "Мы предполагаем, что генетический инструментарий для дрожжеподобного роста был добавлен поверх программы деления эукариотических клеток на ранних этапах эволюции грибов и был широко сохранен на протяжении всей эволюции грибов. Это объясняет широкое распространение дрожжей и диморфных грибов с удивительно схожими дрожжевыми фазами среди филогенетически разнообразных групп грибов".
В частности, они идентифицировали несколько генов у разных видов, связанных с одним семейством транскрипционных факторов (TF) — Zn-кластерными TF. Это семейство, как они отметили, регулирует такие процессы, как способность менять форму от дрожжей к нитчатым грибам. Они предполагают, что этот механизм может быть вовлечен в конвергентную эволюцию фенотипа дрожжей.