Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен от последнего общего предка )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Самые низкие общие предки в теории графов и информатике см. В разделе Самый низкий общий предок . Для получения информации о метил-кофермент М-редуктазе (MCR) и субъединицах в метаногенезе см. Коэнзим-B сульфоэтилтиотрансфераза .
Часть серии по
Генетическая генеалогия
Концепции
похожие темы

В биологии и генеалогии , тем самым общий предок ( MRCA) , последний общий предок ( ДМС ), или concestor [примечание 1] набор организмов являются самым последним отдельной из которых все организмы множества произошли . Этот термин также используется для обозначения происхождения групп генов ( гаплотипов ), а не организмов.

MRCA группы особей иногда можно определить, сославшись на установленную родословную . Однако, как правило, невозможно идентифицировать точное MRCA большой группы людей, но часто можно дать оценку времени, в которое жили MRCA. Такое время до самых последних оценок общего предка ( TMRCA ) может быть дано на основе результатов теста ДНК и установленной частоты мутаций, как это практикуется в генетической генеалогии , или на основе негенетической математической модели или компьютерного моделирования.

У организмов, использующих половое размножение , матрилинейный MRCA и патрилинейный MRCA - это MRCA данной популяции с учетом только материнского и патрилинейного происхождения соответственно. MRCA популяции по определению не может быть старше, чем его матрилинейный или патрилинейный MRCA. В случае Homo sapiens матрилинейный и патрилинейный MRCA также известны как « митохондриальная Ева » (mt-MRCA) и « Y-хромосомный Адам » (Y-MRCA) соответственно.

Возраст MRCA человека неизвестен. Это почти наверняка меньше возраста Y-MRCA или mt-MRCA, который оценивается примерно в 200 000 лет.

В отличие от родословных отдельных людей или одомашненных линий, где историческое происхождение известно, при выводе отношений между видами или более высокими группами таксонов ( систематика или филогенетика ), предки не наблюдаются или не распознаются напрямую. Это выводы, основанные на закономерностях взаимоотношений между таксонами, сделанных в результате филогенетического анализа существующих организмов и / или окаменелостей . [1]

Последний универсальный общий предок (LUCA) является самым последним общим предком всех современных форм жизни на Земле, по оценкам, жили около 3,5 до 3,8 миллиарда лет назад (в палеоархей ). [2] [3] [примечание 2]

MRCA разных видов [ править ]

Дополнительная информация: Шимпанзе – последний общий предок человека , Последний универсальный предок , Филогенетическое древо и Древо жизни (биология)
EuryarchaeotaNanoarchaeotaCrenarchaeotaProtozoaAlgaePlantSlime moldsAnimalFungusGram-positive bacteriaChlamydiaeChloroflexiActinobacteriaPlanctomycetesSpirochaetesFusobacteriaCyanobacteriaThermophilesAcidobacteriaProteobacteria
Эволюционное древо, показывающее отклонение современных видов от последнего универсального предка в центре. [5] Три домена окрашены в синий цвет, бактерии - в синий, археи - в зеленый, а эукариоты - в красный.

Проект полного описания филогенетических отношений между всеми биологическими видами получил название « древо жизни ». Это включает в себя вывод возраста дивергенции для всех предполагаемых клад ; например, MRCA всех Carnivora (то есть MRCA « кошек и собак »), по оценкам, разошлись примерно 42 миллиона лет назад ( Miacidae ). [6]

Концепция последнего общего предка с точки зрения человеческой эволюции описываются для широкой аудитории в Сказке предка по Ричард Докинз (2004). Докинз перечисляет «предков» человеческого происхождения в порядке возрастания возраста, включая гоминина (человек- шимпанзе ), гоминина (человек- горилла ), гоминида (человек- орангутан ), гоминоида (человек- гиббон ) и т. Д. В 40 стадий. в целом, вплоть до последнего универсального предка (человека - бактерии ).

MRCA популяции, идентифицированной одним генетическим маркером [ править ]

Основная статья: Коалесцентная теория

Также можно рассматривать происхождение отдельных генов (или групп генов, гаплотипов ) вместо организма в целом. Теория слияния описывает стохастическую модель того, как происхождение таких генетических маркеров отображается в истории популяции.

В отличие от организмов, ген передается от поколения организмов к следующему поколению либо в виде совершенных копий самого себя, либо в виде слегка мутировавших потомков генов . В то время как у организмов есть графы предков и графы потомков через половое размножение , у гена есть единственная цепочка предков и дерево потомков. Организм, полученный в результате полового перекрестного оплодотворения ( аллогамии ), имеет как минимум двух предков (своих непосредственных родителей), но у гена всегда есть один предок на поколение.

Патрилинейный и матрилинейный MRCA [ править ]

Основные статьи: митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам
Путем случайного дрейфа или выбора родословная прослеживается до одного человека. В этом примере в течение 5 поколений цвета представляют собой вымершие матрилинейные линии, а черный - матрилинейную линию, происходящую от mt-MRCA.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) почти неуязвима к половому смешиванию, в отличие от ядерной ДНК , хромосомы которой перетасованы и рекомбинированы при менделевском наследовании . Таким образом, митохондриальная ДНК может быть использована для отслеживания матрилинейного наследования и для поиска митохондриальной Евы (также известной как Африканская Ева ), самого недавнего общего предка всех людей через митохондриальную ДНК.

Точно так же Y-хромосома присутствует как однополая хромосома у мужчины и передается потомкам мужского пола без рекомбинации. Его можно использовать для отслеживания отцовской наследственности и для поиска Адама Y-хромосомы , самого недавнего общего предка всех людей, посредством пути Y-ДНК.

Митохондриальная Ева и Y-хромосома Адам были установлены исследователями с помощью генеалогических тестов ДНК . Митохондриальная Ева, по оценкам, жила около 200 000 лет назад. В статье, опубликованной в марте 2013 года, было определено, что с 95% достоверностью и при условии отсутствия систематических ошибок в данных исследования, Адам с Y-хромосомой жил между 237000 и 581000 лет назад. [7] [8]

Таким образом, MRCA людей, живущих сегодня, должны были жить совсем недавно. [9] [примечание 3]

Сложнее установить происхождение человека по аутосомным хромосомам . Хотя аутосомная хромосома содержит гены, которые передаются от родителей к детям через независимый набор только от одного из двух родителей, генетическая рекомбинация ( хромосомный кроссовер ) смешивает гены из несестринских хроматид от обоих родителей во время мейоза , таким образом изменяя генетический состав хромосома.

Время для оценки MRCA [ править ]

По оценкам, различные типы MRCA жили в разное время в прошлом. Эти оценки времени до MRCA ( TMRCA ) также вычисляются по-разному в зависимости от типа рассматриваемого MRCA. Патрилинейные и матрилинейные MRCA (митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам) отслеживаются с помощью маркеров одного гена, поэтому их TMRCA вычисляется на основе результатов теста ДНК и установленной частоты мутаций, как это практикуется в генетической генеалогии. Время до генеалогического MRCA всех живых людей вычисляется на основе негенетических математических моделей и компьютерного моделирования.

Поскольку митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам отслеживаются отдельными генами через одну предковую родительскую линию, время для этих генетических MRCA обязательно будет больше, чем для генеалогического MRCA. Это потому, что отдельные гены будут объединяться медленнее, чем обычная генеалогия человека по обоим родителям. Последний рассматривает только отдельных людей, не принимая во внимание, действительно ли какой-либо ген из вычисленного MRCA выживает у каждого отдельного человека в текущей популяции. [11]

TMRCA через генетические маркеры [ править ]

Митохондриальную ДНК можно использовать для отслеживания происхождения множества популяций. В этом случае популяции определяются накоплением мутаций в мтДНК, и создаются специальные деревья для мутаций и порядка, в котором они произошли в каждой популяции. Дерево формируется путем тестирования большого количества людей по всему миру на наличие или отсутствие определенного набора мутаций. Как только это будет сделано, можно определить, сколько мутаций отделяют одну популяцию от другой. Количество мутаций вместе с предполагаемой скоростью мутаций мтДНК в тестируемых регионах позволяет ученым определить приблизительное время до MRCA ( TMRCA ), которое указывает время, прошедшее с тех пор, как популяции в последний раз имели один и тот же набор мутаций или принадлежали к одной и той же гаплогруппе..

В случае Y-хромосомной ДНК TMRCA достигается другим путем. Гаплогруппы Y-ДНК определяются однонуклеотидным полиморфизмом в различных областях Y-ДНК. Время до MRCA внутри гаплогруппы определяется накоплением мутаций в последовательностях STR Y-хромосомы только этой гаплогруппы. Сетевой анализ Y-ДНК гаплотипов Y-STR, показывающий, что скопление не звездное, указывает на изменчивость Y-STR из-за нескольких людей-основателей. Анализ, дающий звездное скопление, можно рассматривать как представление населения, произошедшего от одного предка. В этом случае изменчивость последовательности Y-STR , также называемой микросателлитнойвариации, можно рассматривать как меру времени, прошедшего с тех пор, как предки основали эту конкретную популяцию. В потомки Чингисхана или одного из его предков представляет известное звездное скопление , которое может быть датировано ко времени Чингисхана. [12]

Расчеты TMRCA считаются критическим доказательством при попытке определить даты миграции различных популяций по мере их распространения по миру. Например, если считается, что мутация произошла 30 000 лет назад, то эта мутация должна быть обнаружена среди всех популяций, которые разошлись после этой даты. Если археологические данные указывают на культурное распространение и формирование регионально изолированных популяций, то это должно быть отражено в изоляции последующих генетических мутаций в этом регионе. Если генетическая дивергенция и региональная дивергенция совпадают, можно сделать вывод, что наблюдаемое расхождение связано с миграцией, о чем свидетельствуют археологические данные. Однако, если дата генетического расхождения происходит в другое время, чем археологические данные,тогда ученым придется обратиться к альтернативным археологическим свидетельствам, чтобы объяснить генетическое расхождение. Эту проблему лучше всего иллюстрируют дискуссии вокругДемическая диффузия против культурной диффузии во время европейского неолита . [13]

TMRCA всех живых людей [ править ]

Возраст MRCA всех живых людей неизвестен. Он обязательно моложе возраста матрилинейного или патрилинейного MRCA, оба из которых имеют предполагаемый возраст примерно от 100 000 до 200 000 лет назад. [14]

Математическое, но негенеалогическое исследование, проведенное математиками Джозефом Т. Чангом, Дугласом Родом и Стивом Олсоном, подсчитало, что MRCA жили на удивление недавно, возможно, всего в 300 г. до н.э. Эта модель учитывала, что люди действительно спариваются не случайно, но что, особенно в прошлом, люди почти всегда спаривались с людьми, которые жили поблизости, и обычно с людьми, которые жили в их собственном городе или деревне. Было бы особенно редко встретиться с кем-то, кто жил в другой стране. Однако Chang et al. обнаружили, что редкий человек, вступающий в брак с человеком далеко, со временем соединяется с мировым генеалогическим древом, и что ни одна популяция не является полностью изолированной. [примечание 4]

MRCA всех людей почти наверняка жили в Восточной Азии, что дало бы им ключевой доступ к чрезвычайно изолированным группам населения в Австралии и Америке. Возможные места для MRCA включают такие места, как полуострова Чукчи и Камчатка, которые находятся недалеко от Аляски, такие места, как Индонезия и Малайзия, которые находятся недалеко от Австралии, или такие места, как Тайвань или Япония, которые являются более промежуточными по сравнению с Австралией и Америкой. Европейская колонизация Америки и Австралии была обнаружена Чангом слишком недавно, чтобы оказать существенное влияние на возраст MRCA. Фактически, если бы Америка и Австралия никогда не были открыты европейцами, MRCA был бы всего на 2,3% дальше в прошлом, чем есть сейчас. [17] [18]

Обратите внимание, что возраст MRCA популяции не соответствует узкому месту в популяции, не говоря уже о «первой паре». Он скорее отражает присутствие одного человека с высоким репродуктивным успехом в прошлом, чей генетический вклад со временем стал широко распространенным среди населения. Также неверно предполагать, что MRCA передал всю или даже любую генетическую информацию каждому живому человеку. Посредством полового размножения предок передает половину своих генов каждому потомку в следующем поколении; после более чем 32 поколений вклад одного предка будет порядка 2-32 , числа, пропорционального менее чем одной паре оснований в геноме человека . [19][15]

Точка идентичных предков [ править ]

Основная статья: Точка идентичных предков

MRCA - самый недавний общий предок всех особей рассматриваемой популяции. У этого MRCA вполне могут быть современники, которые также являются предками некоторой, но не всей существующей популяции. Точка идентичных предков - это точка в прошлом, более отдаленная, чем MRCA, когда больше не существует организмов, являющихся предками некоторых, но не всей современной популяции. Из-за коллапса родословной современные люди могут все еще демонстрировать кластеризацию из-за совершенно разных вкладов каждой из предковых популяций. [15]

См. Также [ править ]

  • Clade в систематике - таксономическая группа, состоящая из предковых видов и всех его таксонов-потомков; или в генетике - наследственный аллель и все его наследственные аллели.
  • Кладистика
  • Общий спуск
  • Коалесцентная теория , ретроспективная модель популяционной генетики
  • Генеалогия , изучение семей и отслеживание их родословных и истории
  • Генетическая дистанция , генетическое расхождение между видами или между популяциями внутри вида
  • Генетическая генеалогия , применение генетики к традиционной генеалогии
  • Генеалогические ДНК-тесты , исследование нуклеотидов в определенных местах ДНК человека для целей генетической генеалогии
  • Последний универсальный общий предок , последний общий предок всего живого на Земле.
  • Самый низкий общий предок , аналогичная концепция в теории графов и информатике
  • Родословная коллапс
  • Филогенетическое дерево , диаграмма ветвления или «дерево», показывающее предполагаемые эволюционные отношения между различными биологическими видами.
  • Хронология эволюции , описывает основные события в развитии жизни на планете Земля.
  • Хронология эволюции человека , описывает основные события в развитии человеческого вида.

Примечания [ править ]

  1. ^ MRCA теперь чаще используется для общего предка подгрупп внутри вида, а LCA - для общего предка двух отдельных видов. [ необходимая цитата ] Термин «сопредок» (придуман Ники Уорреном) используется Ричардом Докинсом в«Истории предков» (2004).
  2. ^ Состав LUCA не доступен напрямую в виде окаменелостей, но может быть изучен путем сравнения геномов его потомков , организмов, живущих сегодня. Таким образом, исследование 2016 года выявило набор из 355 генов, предположительно присутствующих в LUCA. [4]
  3. ^ Такие понятия, как митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам, дают общих предков, которые более древние, чем у всех живых людей. [10]
  4. ^ Роде [15] вычисляет возраст от 3000 до 7000 лет на основе негенетической математической модели, которая предполагает случайное спаривание , хотя она принимает во внимание важные аспекты субструктуры человеческой популяции, такие как ассортативное спаривание и исторические географические ограничения на межпородное скрещивание. Этот диапазон соответствует возрасту 3100 лет, рассчитанному для MRCA вируса JC , широко распространенного полиомавируса человека, который обычно передается от родителей детям. [16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Брауэр АВЗ, Шух РТ (2021). Биологическая систематика: принципы и приложения (3-е изд.) . Итака, Нью-Йорк: Издательство Корнельского университета.
  2. ^ Дулитл WF (февраль 2000). «Выкорчевывание древа жизни». Scientific American . 282 (2): 90–95. Bibcode : 2000SciAm.282b..90D . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0200-90 . PMID 10710791 . 
  3. ^ Гленсдорфа Н, Сюй Y, Labedan В (2008). «Последний универсальный общий предок: возникновение, конституция и генетическое наследие неуловимого предшественника» . Биология Директ . 3 : 29. DOI : 10.1186 / 1745-6150-3-29 . PMC 2478661 . PMID 18613974 .  
  4. ↑ Уэйд, Николас (25 июля 2016 г.). «Познакомьтесь с Лукой, прародителем всего живого» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 июля 2016 года .
  5. ^ Ciccarelli FD, Doerks T, фон Меринг C, Creevey CJ, Snel B, Bork P; Doerks; фон Меринг; Криви; Снель; Борк (2006). «К автоматической реконструкции дерева жизни с высоким разрешением». Наука . 311 (5765): 1283–87. Bibcode : 2006Sci ... 311.1283C . CiteSeerX 10.1.1.381.95 14 . DOI : 10.1126 / science.1123061 . PMID 16513982 . S2CID 1615592 .   CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  6. ^ Eizirik, E .; Мерфи, WJ; Кёпфли, КП; Джонсон, МЫ; Драгу, JW; О'Брайен, SJ (2010). «Образец и сроки диверсификации отряда млекопитающих Carnivora, выведенные из последовательностей множественных ядерных генов» . Молекулярная филогенетика и эволюция . 56 (1): 49–63. DOI : 10.1016 / j.ympev.2010.01.033 . PMC 7034395 . PMID 20138220 .  
  7. ^ Мендес, Фернандо; Krahn, Thomas; Шрак, Бонни; Кран, Астрид-Мария; Вирама, Кришна; Вернер, август; Фомине, Форка Лейпи Мэтью; Брэдман, Нил; Томас, Марк; Карафет, Татьяна М .; Хаммер, Майкл Ф. (7 марта 2013 г.). «Афро-американская отцовская линия добавляет чрезвычайно древний корень к филогенетическому дереву Y-хромосомы человека» (PDF) . Американский журнал генетики человека . 92 (3): 454–59. DOI : 10.1016 / j.ajhg.2013.02.002 . PMC 3591855 . PMID 23453668 .    (основной источник)
  8. ^ Barrass, Колин (6 марта 2013). «Отцу всех людей 340 000 лет» . Новый ученый . Проверено 13 марта 2013 года .
  9. ^ Докинз, Ричард (2004). Сказка предков, паломничество к заре жизни . Бостон: Компания Houghton Mifflin. ISBN 978-0-618-00583-3.
  10. Перейти ↑ Hartwell 2004 , p. 539.
  11. ^ Чанг, Джозеф Т .; Доннелли, Питер; Виуф, Карстен; Хайн, Йотун; Слаткин, Монтгомери; Юэнс, WJ; Кингман, JFC (1999). «Недавние общие предки всех современных людей» (PDF) . Достижения в прикладной теории вероятностей . 31 (4): 1002–26, обсуждение и ответ автора, 1027–38. CiteSeerX 10.1.1.408.8868 . DOI : 10.1239 / ААР / 1029955256 . Проверено 29 января 2008 .  
  12. ^ Татьяна Зерджал (2003), Генетическое наследие монголов, «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 10 июля 2012 года . Проверено 28 июня 2012 . CS1 maint: archived copy as title (link)
  13. ^ Морелли L, Contu D, Santoni F, Whalen MB, Francalacci P; Contu; Сантони; Китен; Франкалаччи; Кукка; и другие. (2010). Лалуэза-Фокс, Карлес (ред.). «Сравнение вариации Y-хромосомы в Сардинии и Анатолии больше соответствует культурной, а не демической диффузии сельского хозяйства» . PLOS ONE . 5 (4): e10419. Bibcode : 2010PLoSO ... 510419M . DOI : 10.1371 / journal.pone.0010419 . PMC 2861676 . PMID 20454687 .  CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  14. ^ Позник, GD; Henn, BM; Да, MC; Sliwerska, E; Ойскирхен, GM; Линь А.А.; Снайдер, М; Кинтана-Мурси, L; Кидд, JM; Андерхилл, Пенсильвания; Бустаманте, CD (2013). «Секвенирование Y-хромосомы устраняет несоответствие во времени общему предку мужчин и женщин» . Наука . 341 (6145): 562–65. Bibcode : 2013Sci ... 341..562P . DOI : 10.1126 / science.1237619 . PMC 4032117 . PMID 23908239 .  
  15. ^ a b c Роде Д.Л., Олсон С., Чанг Дж. Т.; Олсон; Чанг (сентябрь 2004 г.). «Моделирование недавнего общего предка всех живых людей» (PDF) . Природа . 431 (7008): 562–66. Bibcode : 2004Natur.431..562R . CiteSeerX 10.1.1.78.8467 . DOI : 10,1038 / природа02842 . PMID 15457259 . S2CID 3563900 .    CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  16. ^ Шекелтон, Луизиана; Рамбо, А; Pybus, O; Холмс, Э (2006). «Эволюция вируса JC и его связь с популяциями человека» . Журнал вирусологии . 80 (20): 9928–9933. DOI : 10,1128 / JVI.00441-06 . PMC 1617318 . PMID 17005670 .  
  17. ^ «Корни человеческого генеалогического древа неглубокие» . Июль 2006 г.
  18. ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 30 декабря 2018 года . Проверено 1 мая 2018 . CS1 maint: archived copy as title (link)
  19. ^ Zhaxybayeva, Ольга; Лапьер, Паскаль; Гогартен, Дж. Питер (май 2004 г.). «Мозаицизм генома и органические линии» (PDF) . Тенденции в генетике . 20 (5): 254–60. CiteSeerX 10.1.1.530.7843 . DOI : 10.1016 / j.tig.2004.03.009 . PMID 15109780 . Проверено 19 февраля 2009 . Парадокс корабля Тесея […] часто используется для иллюстрации этого пункта […]. Даже умеренный уровень переноса генов сделает невозможным реконструкцию геномов ранних предков; …   

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Хартвелл, Лиланд (2004). Генетика: от генов к геномам (2-е изд.). Мейденхед: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0-07-291930-1.
  • Уолш Б. (июнь 2001 г.). «Оценка времени до последнего общего предка Y-хромосомы или митохондриальной ДНК для пары людей» (PDF) . Генетика . 158 (2): 897–912. PMC  1461668 . PMID  11404350 .