Mikrobial filogenetik - Microbial phylogenetics

Mikrobial filogenetik ning turli guruhlari ishlash uslubini o'rganadi mikroorganizmlar genetik jihatdan bog'liqdir. Bu ularning izlarini aniqlashga yordam beradi evolyutsiya.[1][2] Ushbu munosabatlarni o'rganish uchun biologlar ishonadilar qiyosiy genomika, kabi fiziologiya va qiyosiy anatomiya mumkin bo'lmagan usullar.[3]

Tarix

1960-70-yillar

Mikrobial Filogeniya tadqiqot sohasi sifatida 1960-yillarda paydo bo'ldi, olimlar yaratishni boshladilar nasab daraxtlari tartibidagi farqlarga asoslanib aminokislotalar ning oqsillar va nukleotidlar qiyosiy anatomiya va fiziologiyadan foydalanish o'rniga genlar.[4][5]

Ushbu sohaning dastlabki bosqichidagi eng muhim ko'rsatkichlardan biri Karl Vuz, tadqiqotlarida kim e'tiborini qaratgan Bakteriyalar, ga qarash RNKlar o'rniga oqsillar. Aniqrog'i, u kichik subbirlik ribosomasini taqqoslashga qaror qildi RNK (16rRNA) oligonukleotidlar. Oligonukleotidlarni turlicha moslashtirish bakteriyalar organizmlarning bir-biriga qanchalik yaqinligini aniqlash uchun bir-biri bilan taqqoslash mumkin edi. 1977 yilda, 16-yillarni to'plash va taqqoslashdan so'ng rRNK deyarli 200 turdagi bakteriyalar uchun parchalar, Voy va uning jamoasi 1977 yilda shunday xulosaga kelishdi Arxebakteriyalar bakteriyalarning bir qismi emas, balki mutlaqo mustaqil organizmlar edi.[3][6]

1980-1990 yillar

1980-yillarda mikrobial filogenetik o'zining oltin davriga o'tdi ketma-ketlik RNK va DNK juda yaxshilandi.[7][8] Masalan, bilan taqqoslash nukleotidlar ketma-ketligi umuman genlar klonlash vositalarini ishlab chiqishda yordam berdi DNK, daqiqali namunalardan ketma-ketlikning ko'p nusxalarini yaratishga imkon berish. Mikrobial filogenetik uchun ajoyib ta'sir ixtiro bo'ldi polimeraza zanjiri reaktsiyasi (PCR).[9][10] Ushbu yangi uslublarning barchasi uchta rasmiy taklifni keltirib chiqardi.domenlar Hayot: Bakteriyalar, Arxeya (Vuzning o'zi bu nomni Arxebakteriyalarning eski nominatsiyasini almashtirish uchun taklif qilgan) va Eukarya, shubhasiz, taksonomiya tarixidagi muhim qismlardan biri.[11]

Mikrob organizmlarini o'rganishning ichki muammolaridan biri laboratoriyada toza madaniyatga bog'liq bo'lgan tadqiqotlar edi. Biologlar ushbu cheklovni ketma-ketlik bilan bartaraf etishga harakat qilishdi rRNK dan olingan genlar DNK to'g'ridan-to'g'ri atrofdan ajratilgan.[12][13] Ushbu usul bakteriyalarni nafaqat eng xilma-xillikka ega bo'lish, balki eng kattasini tashkil etishini to'liq anglashga imkon berdi biomassa er yuzida.[14]

1990-yillarning oxirlarida turli mikrob organizmlaridan genomlar ketma-ketligi boshlandi va 2005 yilga kelib 260 ta to'liq genomlar ketma-ketlashtirildi, natijada 33 ta evkaryot, 206 evubakteriya va 21 arxon tasniflandi.[15]

2000-yillar

2000-yillarning boshlarida olimlar filogenetik daraxtlarni asosini yaratishni boshladilar rRNK, ammo boshqa funktsiyalarga ega bo'lgan boshqa genlarda (masalan, uchun gen ferment RNK-polimeraza[16]). Natijada nasabnomalar ga asoslanganlardan ancha farq qilar edi rRNK. Ushbu gen tarixlari ular orasida shunchalik farq qilardiki, bu farqlarni tushuntirib beradigan yagona gipoteza katta ta'sir ko'rsatdi. gorizontal genlarning uzatilishi (HGT), ruxsat beruvchi mexanizm bakteriya bir yoki bir nechtasini sotib olish genlar butunlay bog'liq bo'lmagan organizmdan.[17] HTG nima uchun ba'zilaridagi o'xshashlik va farqlarni tushuntiradi genlar mikrob organizmlari uchun genealogik munosabat o'lchovi sifatida ishlatilishidan oldin diqqat bilan o'rganib chiqilishi kerak.

Ning keng tarqalganligini tushunishga qaratilgan tadqiqotlar HGT osonlik bilan taklif qildi genlar o'rtasida o'tkaziladi bakteriyalar ular uchun "biologik turlar kontseptsiyasini" qo'llashni imkonsiz qildi.[18][19]

Filogenetik vakillik

Beri Darvin, har bir organizm uchun har qanday filogeniya daraxt shaklida ifodalangan. Shunga qaramay, bu katta rol tufayli HTG uchun o'ynaydi mikroblar ba'zi bir evolyutsion mikrobiologlar ushbu klassik qarashdan voz kechib, nasab nasablari vakili foydasiga voz kechishni, tarmoq deb ham ataladigan veb-ga o'xshashroq bo'lishini maslahat berishdi. Shu bilan birga, ushbu tarmoq vakolatxonasida ba'zi muammolar mavjud, masalan, a uchun donor organizmni aniq o'rnata olmaslik HGT hodisa va ko'payish paytida organizmlar bo'ylab to'g'ri yo'lni aniqlash qiyinligi HGT voqealar sodir bo'ldi. Shu sababli, biologlar o'rtasida vakillik mikroblar dunyosiga yaxshiroq mos keladigan kelishuv mavjud emas.[20]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Oren, A (2010). Papke, RT (tahr.) Mikroorganizmlarning molekulyar filogeniyasi. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-67-7.
  2. ^ Blum, P, ed. (2010). Arxeya: Prokaryotik biologiyaning yangi modellari. Caister Academic Press. ISBN  978-1-904455-27-1.
  3. ^ a b Sapp, J. (2007). "Mikrobial evolyutsion nazariyaning tuzilishi". Stud. Tarix. Fil. Biol. & Biomed. Ilmiy ish. 38 (4): 780–795. doi:10.1016 / j.shpsc.2007.09.011. PMID  18053933.
  4. ^ Ditrix, M. (1998). "Paradoks va ishontirish: evolyutsion biologiyada molekulyar evolyutsiyaning o'rni to'g'risida muzokaralar olib borish". Biologiya tarixi jurnali. 31 (1): 85–111. doi:10.1023 / A: 1004257523100. PMID  11619919.
  5. ^ Ditrix, M. (1994). "Molekulyar evolyutsiyaning neytral nazariyasining kelib chiqishi". Biologiya tarixi jurnali. 27 (1): 21–59. doi:10.1007 / BF01058626. PMID  11639258.
  6. ^ Vuz, KR; Fox, G.E. (1977). "Prokaryot domenining filogenetik tuzilishi: Birlamchi shohliklar". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 75: 5088–5090.
  7. ^ Sanger, F.; Niklen, S .; Kulson, A.R. (1977). "Zanjirni tugatuvchi inhibitorlar bilan DNK sekvensiyasi". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 74 (12): 5463–5467. Bibcode:1977 yil PNAS ... 74.5463S. doi:10.1073 / pnas.74.12.5463. PMC  431765. PMID  271968.
  8. ^ Maksam, A.M. (1977). "DNK sekvensiyasining yangi usuli". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 74 (2): 560–564. Bibcode:1977 PNAS ... 74..560M. doi:10.1073 / pnas.74.2.560. PMC  392330. PMID  265521.
  9. ^ Mullis, K.F .; va boshq. (1986). "In vitro DNKning o'ziga xos fermentativ amplifikatsiyasi: polimeraza zanjiri reaktsiyasi". Kantitativ biologiya bo'yicha sovuq bahor porti simpoziumlari. 51: 263–273. doi:10.1101 / SQB.1986.051.01.032. PMID  3472723.
  10. ^ Mullis, KB .; Faloona, F.A. (1989). Rekombinant DNK metodologiyasi. Akademik matbuot. 189-204 betlar. ISBN  978-0-12-765560-4.
  11. ^ Vuz, KR .; va boshq. (1990). "Organizmlarning tabiiy tizimiga qarab: Arxeya, Bakteriyalar va Evkarya domenlariga taklif". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 87 (12): 4576–4579. Bibcode:1990PNAS ... 87.4576W. doi:10.1073 / pnas.87.12.4576. PMC  54159. PMID  2112744.
  12. ^ Pace, N (1997). "Mikroblarning xilma-xilligi va biosferaning molekulyar ko'rinishi". Ilm-fan. 276 (5313): 734–740. doi:10.1126 / science.276.5313.734. PMID  9115194.
  13. ^ Pace, N.R .; va boshq. (1985). "Tabiiy mikrob populyatsiyalarini rRNK sekanslari bo'yicha tahlil qilish". Amerika Mikrobiologiya Jamiyati Yangiliklari. 51: 4–12.
  14. ^ Whitman, V, B; va boshq. (1998). "Prokariotlar: Ko'rinmaydigan ko'pchilik". Milliy fanlar akademiyasi materiallari. 95 (12): 6578–6583. Bibcode:1998 PNAS ... 95.6578W. doi:10.1073 / pnas.95.12.6578. PMC  33863. PMID  9618454.
  15. ^ Delusk, F.; Brinkmann, H.; Filipp, H. (2005). "Filogenomika va hayot daraxtini qayta qurish" (PDF). Genetika haqidagi sharhlar. 6 (5): 361–375. doi:10.1038 / nrg1603. PMID  15861208.
  16. ^ Doolittle, W.F. (1999). "Filogenetik tasnif va universal daraxt". Ilm-fan. 284 (5423): 2124–2128. doi:10.1126 / science.284.5423.2124. PMID  10381871.
  17. ^ Bushman, F. (2002). DNKning lateral uzatilishi: mexanizmlari va oqibatlari. Nyu-York: Cold Spring Harbor laboratoriyasining matbuoti. ISBN  0879696036.
  18. ^ Okman, H.; Lourens, JG .; Groisman, E.A. (2000). "Lateral gen almashinuvi va bakteriyalar innovatsiyasining tabiati". Tabiat. 405 (6784): 299–304. Bibcode:2000 yil Natur.405..299O. doi:10.1038/35012500. PMID  10830951.
  19. ^ Eisen, J. (2000). "Mikrobial genomlar orasida gorizontal gen o'tkazilishi: to'liq genom tahlilidan yangi tushunchalar". Genetika va rivojlanish sohasidagi dolzarb fikrlar. 10 (6): 606–611. doi:10.1016 / S0959-437X (00) 00143-X. PMID  11088009.
  20. ^ Kunin, V .; Goldovskiy, L .; Darzentas, N .; Ouzounis, C. A. (2005). "Hayot tarmog'i: mikrobial filogenetik tarmoqni tiklash". Genom tadqiqotlari. 15 (7): 954–959. doi:10.1101 / gr.3666505. PMC  1172039. PMID  15965028.