Учёные представили новое «древо жизни»

Группа учёных накануне представила новое «древо жизни» — диаграмму с изложением эволюции всех живых существ. Исследователи обнаружили, что бактерии составляют большую часть ветвей жизни, а значительная часть этого разнообразия только ждёт своего открытия, скрываясь в речной глине и луговых почвах.

«Это важное открытие — целый континент жизненных форм» — сказал Евгений Кунин из Национального центра биотехнологической информации, который не принимал участия в данной научной работе.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.

В своей книге, «Происхождение видов», появившейся в 1859 году, Чарльз Дарвин представил эволюцию в виде ветвящегося дерева. «Великое древо жизни» — писал он — «наполнило своими мертвыми опавшими сучьями кору земли и покрыло её поверхность своими вечно расходящимися и прекрасными ветвями».

С тех пор биологи пытались нарисовать древо жизни. Изобретение секвенирования ДНК произвело революцию в этом начинании, потому что учёные смогли найти взаимосвязь между видами, закодированную в их генах.

В 1970-е годы, Карл Вёзе из Университета Иллинойса и его коллеги представили первое «универсальное древо жизни» на основе этого подхода. Они представили его в виде трех больших стволов. Наш собственный ствол, известный как эукариоты, включает в себя животных, растения, грибов и простейших. Второй ствол включал много знакомых бактерий, таких как кишечная палочка. Третий ствол, в который Вёзе и его коллеги включили малоизвестные микробы, живущие в экстремальных местах и условиях, таких как горячие источники и бескислородные водно-болотные угодья. Вёзе и его коллеги назвали его Архей.

11treeoflife-superjumbo

Новое древо жизни, которые исследователи опубликовали накануне. Оно демонстрирует, что большую часть биоразнообразия Земли составляют бактерии (сверху), половина из которых включает в себя candidate phyla radiation, которые всё ещё ждут своего открытия. Люди находятся в нижней части ветви эукариотов.

Ученые, которые хотели добавить новые виды к этому древу, столкнулись со сложной задачей: они не знают как вырастить подавляющее большинство одноклеточных организмов в своих лабораториях. Ряд исследователей разработали способ обойти это. Они просто берут кусочки ДНК из окружающей среды и соединяют их вместе.

В последние годы Джиллиан Ф. Банфилд из Калифорнийского университета, Беркли и ее коллеги собирают ДНК из различных сред, таких как луга Калифорнии и глубоководные жерла. Им удалось собрать геномы сотен новых видов микроорганизмов.

Учёные были так заняты реконструированием новых геномов, что не знали как эти виды могли бы поместиться на древе жизни. «Мы никогда на самом деле не сопоставляли их» — говорит доктор Банфилд. И совсем недавно он с коллегами решили, что пришло время перерисовать древо.

Они выбрали более 3000 видов для изучения, составив репрезентативную выборку разнообразия жизни. «Мы хотели, чтобы она была как можно более полной» — говорит Лора Хуг, автор нового исследования и биолог Университета Ватерлоо в Канаде.

Исследователи изучили ДНК из 2072 известных видов, в том числе гены 1011 видов, обнаруженных недавно доктором Банфилд и её коллегами. Учёным понадобился суперкомпьютер, чтобы обработать огромное количество возможных деревьев. В конце-концов им удалось определить какое из них более всего соответствует имеющимся данным.

На самом деле это немного унизительное зрелище. Все эукариоты, от людей до цветов, размещаются на тоненьком прутике. Новое исследование поддержало ранее полученные данные о том, что эукариоты и археи тесно связаны между собой. Но обе эти ветви затмевает собой гигантский зоопарк бактерий.

Примечательно, что учёным не пришлось посещать экстремальные места чтобы обнаружить множество из этих новых видов. «Луговая почва является одной из самых микробиологически сложных сред на планете» — говорит доктор Хуг.

Ещё одна особенность этого древа — отдельная большая ветвь, которая отделяется от самого основания. Бактерии этой группы, как правило, имеют небольшой размер и простой метаболизм. Доктор Банфилд предполагает что они стали простыми жизненными формами в самых первых главах истории жизни и не отказались от своей выигрышной формулы до сих пор. «Это может быть ранняя развивающаяся группа» — сказала учёный — «их преимущество заключается в простом нахождении вокруг действительно долгое время».

Брайан Хедлунд, микробиолог Университета штата Невада, который не принимал участие в исследовании, говорит, что одним из наиболее ярких его результатов стало следующее понятие: в древе жизни преобладают виды, которые учёные никогда не могли видеть или вырастить в лабораториях. «Большая часть жизни скрывается у нас под носом» — сказал он.

Патрик Фортер, специалист по эволюции в Институте Пастера во Франции, согласился с тем что бактерии, вероятно,  составляют большую часть разнообразия жизни. Но у него есть сомнения в том, как д-р Банфилд и ее коллеги построили свое древо. Он утверждает, что геномы, собранные из фрагментов ДНК могут на самом деле быть химерами, собранными из ДНК различных видов. «Это реальная проблема» сказал он.

Доктор Банфилд предсказала, что бактериальные ветви древа жизни могут не сильно измениться в ближайшие годы. «Мы начинаем видеть одни и те же вещи снова и снова,» сказала она. Однако новые ветви могут быть открыты в группе эукариотов, особенно для крошечных видов вроде микроскопических грибов. «Вот здесь, я считаю, может быть совершен новый большой шаг вперёд» — заявила учёный.

Доктор Хуг не согласна с мнением, что исследователи полностью разобрались с бактериями. «Я считаю что мы познали только самое основное» — сказала она. «Впереди предстоит обследовать ещё много различных сред».

Оригинал: The New York Times

Похожие Записи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Последние <span>истории</span>

Поиск описаний функциональности, введя ключевое слово и нажмите enter, чтобы начать поиск.