Ученые обновили дерево жизни

Ученые из США и Японии предложили новую концепцию филогенетического дерева (дерева жизни), учитывающую данные последних геномных исследований. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Microbiology.

Как пишут исследователи, описание эволюционного родства организмов значительно продвинулось, когда для него стали использовать не физические и метаболические характеристики, а генетические исследования, в частности, РНК малой субъединицы рибосом. По состоянию на сентябрь 2015 года Обобщенная база данных микробных геномов Объединенного геномного института содержит наследственную информацию 30 437 видов организмов из всех трех доменов (надцарств): бактерий, архей и эукариот. Эти данные получены как секвенированием ДНК отдельных клеток, так и метагеномными исследованиями, при которых генетическая информация извлекается непосредственно из образцов в окружающей среде, и из полученных фрагментов ДНК реконструируются целые геномы.

Авторы работы использовали как базы данных генетической информации, так и 1011 новых геномов, обнаруженных ими в различных природных образцах. Они выстроили и объединили наборы из 16 рибосомальных белковых последовательностей каждого организма, что позволило повысить разрешение итогового дерева жизни и дополнительно защитить его от ошибок. В дерево включили по одному представителю всех биологических родов, для которых секвенированы высококачественные геномы (всего 3083 организма).

Исследователи отмечают, что положение эукариот по отношению к бактериям и археям спорно, поскольку они считаются эволюционными химерами, которые появились благодаря эндосимбиотическому слиянию с возможным вовлечением и бактерий, и архей. Поэтому было решено расположить их в дереве на основании только наследования информационных систем, а не клеточных структур.

Итоговое филогенетическое дерево содержит 92 типа бактерий, 26 типов архей и пять супергрупп эукариот. Его особенностью стало наличие многих крупных ветвей, представители которых не выделены и известны только по генетической информации. Многие из них, обладающие относительно малыми геномами и «урезанным» метаболизмом, вошли в так называемое Расхождение типов-кандидатов (Candidate Phyla Radiation). Скорее всего, многие его представители ведут симбиотический образ жизни, поскольку некоторые из них не могут синтезировать аминокислоты и нуклеотиды.

Олег Лищук