Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Рисунок 1. Предварительный интервал передачи и неполная сортировка по происхождению в филогении вируса, передаваемого человеку. Заштрихованное дерево представляет собой цепочку передачи, где каждая область представляет популяцию патогена у каждого из трех пациентов. Ширина заштрихованных участков соответствует генетическому разнообразию. В этом сценарии A заражает B с несовершенным узким местом передачи, а затем B заражает C. Генеалогия внизу реконструируется на основе выборки одной линии от каждого пациента в трех разных временных точках. Когда в доноре A существует разнообразие, интервал перед передачей будет происходить в каждом предполагаемом событии передачи (MRCA (A, B) предшествует передаче от A к B), и порядок событий передачи может стать случайным в генеалогии вируса.Обратите внимание, что интервал до передачи также является случайной величиной, определяемой разнесением донора во время каждой передачи. Длина концевых ответвлений также увеличивается из-за этих процессов.

Неполная линия сортировка , [1] [2] [3] также называют глубокую коалесценцию , сохранение наследственного полиморфизма , или транс-видовой полиморфизм, описывает явление в популяционной генетике , когда родовые копии гена не сливается (смотрют назад во время) в общая предковая копия до более глубоких, чем предыдущие события видообразования. [4] Другими словами, дерево, созданное одним геном, отличается от дерева уровня популяции или вида, создавая несогласованное дерево. В результате сгенерированное дерево уровней видов может отличаться в зависимости от выбранных генов, используемых для оценки. [5] [6] Это отличается отполная сортировка по родословной , при которой дерево, полученное геном, совпадает с деревом уровня популяции или вида. Оба являются общими результатами филогенетического анализа, хотя это зависит от гена, организма и техники отбора проб.

Концепция [ править ]

Концепция неполной сортировки по происхождению имеет важные последствия для филогенетических методов. Сама концепция несколько сложна и основывается на постоянстве полиморфизмов в различных событиях видообразования . Предположим, что происходят два последующих события видообразования, когда древний вид дает начало виду A, а затем - видам B и C. При изучении одного гена он может содержать несколько гаплотипов (полиморфизм). Гаплотип может быть утерян или зафиксирован в виде генетического дрейфа.. Если предковый вид имеет 2 гаплотипа, вид A будет содержать гаплотипы 1 и 2, и за счет генетического дрейфа и дивергенции путем дальнейшей мутации он может исправить гаплотип 1a. линия между видом A и видами B и C все еще содержит гаплотипы 1 и 2. Таким образом, эта линия имеет неполную сортировку генов. У вида B гаплотип 2 может стать фиксированным, тогда как гаплотип 1b может стать фиксированным у вида C. Если филогения этих видов основана на этих генах, это не будет отражать фактические отношения между видами. Другими словами, наиболее родственные виды не обязательно унаследуют наиболее родственные гаплотипы генов. Это, конечно, упрощенный пример, и в реальных исследованиях он обычно более сложен и содержит больше генов и / или видов. [7]

При изучении приматов шимпанзе и бонобо более связаны друг с другом, чем любые другие таксоны, и поэтому являются сестринскими таксонами . Тем не менее, для 1,6% генома бонобо последовательности более тесно связаны с гомологами человека, чем с шимпанзе, что, вероятно, является результатом неполной сортировки по клонам. [5]

Последствия [ править ]

Неполная сортировка по происхождению имеет важное значение для филогенетических исследований. Существует вероятность того, что при создании филогенетического дерева оно может не напоминать реальные отношения из-за неполной сортировки по родословной. Однако поток генов между линиями путем гибридизации или горизонтального переноса генов может привести к одному и тому же конфликтующему филогенетическому дереву. Различение этих различных процессов может показаться трудным, но разрабатываются (разрабатываются) многие исследования и различные статистические подходы, чтобы лучше понять эту эволюционную динамику. [8]Одно из решений по уменьшению последствий неполной сортировки по происхождению - использовать несколько генов для создания видов или популяционных филогений. Чем больше генов используется, тем надежнее становится филогения. [7]

В диплоидных организмах [ править ]

Неполная сортировка по происхождению обычно происходит при половом размножении, потому что вид не может быть прослежен до одного человека или племенной пары. Когда популяции племен организмов велики (то есть тысячи), каждый ген имеет некоторое разнообразие, а дерево генов состоит из других ранее существовавших линий. Если популяция больше, эти родословные сохранятся дольше. Когда вы получаете большие популяции предков вместе с синхронизированными событиями видообразования, эти различные части ДНК сохраняют противоречивую принадлежность. Это затрудняет определение общего предка или точек ветвления. [5]

В Human Evolution [ править ]

В эволюции человека неполная сортировка по родословной используется для построения схем родословных гомининов, которые, возможно, не удалось отсортировать одновременно с видообразованием, происходившим в доисторические времена . [9] В связи с появлением генетического тестирования и секвенирования генома, исследователи обнаружили, что генетические отношения между линиями гомининов могут не согласовываться с предыдущими представлениями об их родстве на основе физических характеристик. [9] Более того, дивергенция последнего общего предка (LCA) не обязательно может происходить одновременно с видообразованием. [10] Сортировка по происхождению - это метод, который позволяет палеоантропологам исследовать генетические отношения и расхождения, которые могут не соответствовать их предыдущим моделям видообразования, основанным натолько филогенез . [9]

Неполная сортировка генеалогического древа человека по происхождению представляет большой интерес. При рассмотрении как перехода от архаичных людей к современным людям, так и отклонения других человекообразных обезьян от линии гомининов остается ряд неизвестных . [11]

Дивергенция обезьяны и гоминина / человека [ править ]

Используя генетическое тестирование, мы можем определить, что расщепление генома человека и шимпанзе возникло раньше, чем расщепление генома человека и гориллы. Это означает, что общий предок человека и шимпанзе оставил следы генетического материала, который можно найти у общего предка человека, шимпанзе и гориллы. Это делает горилл самым недавним общим предком человека. [10] Однако генетическое дерево немного отличается от дерева видов или филогении. [12] В древе филогении, когда мы смотрим на эволюционные отношения между людьми, бонобошимпанзе и горилла, результаты показывают, что разделение бонобо и шимпанзе произошло в непосредственной близости от времени разделения общего предка, предка бонобо-шимпанзе и человека. [10] Это указывает на то, что люди и шимпанзе имели общего предка в течение нескольких миллионов лет после отделения от горилл. Это создает феномен неполной сортировки по происхождению. Сегодня исследователи полагаются на фрагменты ДНК, чтобы изучить эволюционные отношения между людьми и их собратьями в надежде, что они предоставят информацию о видообразовании и наследственных процессах из геномов разных типов людей. [13]

В вирусах [ править ]

Неполная сортировка по происхождению является общей чертой в вирусной филодинамике , где филогения, представленная передачей болезни от одного человека к другому, то есть дерево уровня популяции, часто не соответствует дереву, созданному на основе генетического анализа из-за к узким местам среди населения, которые являются неотъемлемой частью вирусной передачи болезней. На рисунке 1 показано, как это может происходить. Это имеет отношение к передаче ВИЧ преступным путем, где в некоторых уголовных делах филогенетический анализ одного или двух генов штаммов обвиняемого и жертвы использовался для вывода о передаче; тем не менее, общность неполной сортировки по происхождению означает, что передача не может быть выведена исключительно на основе такого базового анализа.[14]

В лингвистике [ править ]

Жак и Лист (2019) [15] показывают, что концепция неполной сортировки по происхождению может быть применена для объяснения нетипичных явлений в эволюции языка. Калян и Франсуа (2019), сторонники метода исторической глоттометрии , модели, оспаривающей применимость древовидной модели в исторической лингвистике, соглашаются с тем, что «историческая глоттометрия не ставит под сомнение модель генеалогического дерева, если учитывается неполная сортировка по происхождению. " [16]

См. Также [ править ]

  • Гиббон ​​– последний общий предок человека
  • Лаггарский сокол
  • Коалесцентная теория
  • Многовидовой процесс слияния
  • Происхождение (эволюция)


Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Simpson, Michael G (2010-07-19). Систематика растений . ISBN 9780080922089.
  2. ^ Курицын, А; Кишка, Т; Шмитц, Дж; Чураков, Г (2016). «Неполная статистика сортировки по происхождению и гибридизации для крупномасштабных данных вставки ретропозонов» . PLOS Вычислительная биология . 12 (3): e1004812. Bibcode : 2016PLSCB..12E4812K . DOI : 10.1371 / journal.pcbi.1004812 . PMC 4788455 . PMID 26967525 .  
  3. ^ Suh, A; Смедс, л; Эллегрен, Х (2015). «Динамика неполной сортировки по древнему адаптивному излучению неоавийских птиц» . PLOS Биология . 13 (8): e1002224. DOI : 10.1371 / journal.pbio.1002224 . PMC 4540587 . PMID 26284513 .  
  4. ^ Мэддисон, Уэйн П. (1997-09-01). Винс, Джон Дж. (Ред.). «Генные деревья в видовых деревьях» . Систематическая биология . Издательство Оксфордского университета (ОУП). 46 (3): 523–536. DOI : 10.1093 / sysbio / 46.3.523 . ISSN 1076-836X . 
  5. ^ a b c Роджерс, Джеффри; Гиббс, Ричард А. (2014-05-01). «Сравнительная геномика приматов: новые модели содержания и динамики генома» . Природа Обзоры Генетики . 15 (5): 347–359. DOI : 10.1038 / nrg3707 . PMC 4113315 . PMID 24709753 .  
  6. ^ Шэнь, Син-Син; Хиттингер, Крис Тодд; Рокас, Антонис (2017). «Спорные отношения в филогеномных исследованиях могут быть вызваны горсткой генов» . Природа, экология и эволюция . 1 (5): 126. DOI : 10.1038 / s41559-017-0126 . ISSN 2397-334X . PMC 5560076 . PMID 28812701 .   
  7. ^ a b Футуйма, Дуглас Дж. (2013-07-15). Эволюция (3-е изд.). Сандерленд, Массачусетс США ISBN 9781605351155. OCLC  824532153 .
  8. ^ Варнов, Тэнди; Байзид, штат Мэриленд Шамсуццоха; Мирараб, Сиаваш (01.05.2016). «Оценка сводных методов для оценки дерева мультилокусных видов при неполной сортировке по происхождению» . Систематическая биология . 65 (3): 366–380. DOI : 10.1093 / sysbio / syu063 . ISSN 1063-5157 . PMID 25164915 .  
  9. ^ a b c Мэддисон, Уэйн П. (1 сентября 1997 г.). «Генные деревья в видовых деревьях» . Систематическая биология . 46 (3): 523–536. DOI : 10.1093 / sysbio / 46.3.523 . ISSN 1076-836X . 
  10. ^ a b c Майлунд, Томас; Мунк, Каспер; Скируп, Миккель Хайде (23 ноября 2014 г.). «Сортировка по происхождению у обезьян». Ежегодный обзор генетики . 48 (1): 519–535. DOI : 10.1146 / annurev-genet-120213-092532 . ISSN 0066-4197 . PMID 25251849 .  
  11. ^ Николс, Ричард (июль 2001). «Генные деревья и деревья видов - не одно и то же». Тенденции в экологии и эволюции . 16 (7): 358–364. DOI : 10.1016 / s0169-5347 (01) 02203-0 . ISSN 0169-5347 . PMID 11403868 .  
  12. ^ «Видообразование приматов: пример африканских обезьян | Изучите науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 30 мая 2020 .
  13. ^ Пейрегн, Стефан; Бойл, Майкл Джеймс; Даннеманн, Майкл; Прюфер, Кей (сентябрь 2017 г.). «Обнаружение древнего положительного отбора у людей с помощью расширенной сортировки по происхождению» . Геномные исследования . 27 (9): 1563–1572. DOI : 10.1101 / gr.219493.116 . ISSN 1088-9051 . PMC 5580715 . PMID 28720580 .   
  14. ↑ Лейтнер, Томас (май 2019 г.). «Филогенетика передачи ВИЧ: принимая во внимание разнообразие внутри хозяина» . Текущее мнение о ВИЧ и СПИДе . 14 (3): 181–187. DOI : 10,1097 / COH.0000000000000536 . ISSN 1746-630X . PMC 6449181 . PMID 30920395 .   
  15. ^ Жак, Гийом ; Список, Иоганн-Маттис (2019). «Зачем нужны древовидные модели в лингвистической реконструкции (и когда их следует применять)». Журнал исторической лингвистики . 9 (1): 128–167. DOI : 10.1075 / jhl.17008.mat . ISSN 2210-2116 . 
  16. ↑ Калян, Шива; Франсуа, Александр (2019). «Когда волны встречаются с деревьями». Журнал исторической лингвистики . 9 (1): 168–177. DOI : 10,1075 / jhl.18019.kal . ISSN 2210-2116 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Венема, Д. (01.08.2013). «Основы эволюции: неполная сортировка по происхождению и размеры предкового населения» . BioLogos . Проверено 29 июня 2018 .
  • Мэддисон, Уэйн П .; Ноулз, Л. Лейси; Коллинз, Тим (2006). «Вывод филогении, несмотря на неполную сортировку по происхождению» . Систематическая биология . 55 (1): 21–30. DOI : 10.1080 / 10635150500354928 . ISSN  1076-836X . PMID  16507521 .
  • Джоли, Саймон; McLenachan, Patricia A .; Локхарт, Питер Дж. (2009). «Статистический подход для различения гибридизации и неполной сортировки по происхождению». Американский натуралист . 174 (2): E54 – E70. DOI : 10.1086 / 600082 . PMID  19519219 . S2CID  205991354 .
  • Карстенс, Брайан Ч .; Ноулз, Л. Лейси; Коллинз, Тим (2007). «Оценка филогении видов на основе вероятностей генетического дерева, несмотря на неполную сортировку по происхождению: пример из Melanoplus Grasshoppers» . Систематическая биология . 56 (3): 400–411. DOI : 10.1080 / 10635150701405560 . ISSN  1076-836X . PMID  17520504 .
  • Scornavacca, C .; Галтье, Н. (2017). «Неполная сортировка клонов в филогеномике млекопитающих» . Систематическая биология . 66 (1): 112–120. DOI : 10.1093 / sysbio / syw082 . PMID  28173480 .