Спектр задач, решаемых с применением МФА Выявление таксонов высокого уровня (напр., работа Woese и др.) Построение системы крупных групп организмов (в. - презентация

1 Спектр задач, решаемых с применением МФА Выявление таксонов высокого уровня (напр., работа Woese и др.) Построение системы крупных групп организмов (в пределе всех живых существ) Tree of Life реконструкция хода событий молекулярной и морфологической эволюции Идентификация ново-открытых организмов, отнесение их тому или иному таксону.

2 «Древо Жизни» клеточных организмов Woese et al., 1987, анализ структуры рРНК Martin, 1999, анализ белок-кодирующих генов

3

4 Система цветковых растений базальные цветковые – возникли до дивергенции типичных двудольных и однодольных

5 Система беспозвоночных

6 Параллельные потери гена infA (Millen et al Plant Cell 13: ). Параллельные потери интрона rpoC1 (Downie et al Syst Bot 21: ). Знание филогении позволяет проследить историю различных событий в эволюции генома

7 Обычно С U, крайне редко U C. Впервые экcпериментально показано на гене rpl2, у которого нетипичный стартовый кодон ACG преобразуется в AUG после транскрипции (Hoch et al. 1991). Редактирование РНК. Freyer et al. 1997: малая эволюционная консервативность, наличие видоспецифичных сайтов редактирования, нет корреляции между филогенией и распределением явлений редактирования. Tsudzuki et al. 2001: существует корреляция между филогенией и распределением явлений редактирования.

8 ACG AUG в генах rpl2, psbL, ndhD ndhD psbL rpl2 типичные двудольные однодольные базальные цветковые голосе менные C U утрата редактирования rpl2 возникновение редактирования rpl2, psbL, ndhD утрата редактирования ndhD

9 Davis et al Science 315:

10 Анализ эволюции семейств генов, выявление ортологов и паралогов

11 Эволюция MADS-box генов и структура генеративных органов Theissen et al., 2000 Plant Molecular Biology 42: 115–149

12 ДНК-штрихкодирование: определение видов по последовательностям ДНК в будущем:

13 … и в настоящем:

14 Hebert P D N et al. PNAS 2004;101: ДНК-штрихкодирование: выявление скрытых видов Дерево NJ (дистанции по 2- парам. модели Kimura), 466 экземпляров «одного вида» Гусеницы Astraptes fulgerator из разных частей ареала и с разным типом питания

15 Идентификация гигантских амёб Matz et al Current Biology 18, 1–6Burki et al BMC Evolutionary Biology, 10:377

16 Подводные камни молекулярной филогенетики неадекватная выборка таксонов неадекватный выбор участка генома притяжение длинных ветвей горизонтальный перенос генов дупликации и неверное определение ортологов

17 Больше генов или больше таксонов? Rosenberg MS, Kumar S. Incomplete taxon sampling is not a problem for phylogenetic inference. PNAS 2001, 98(19): Rosenberg MS, Kumar S. Taxon sampling, bioinformatics, and phylogenomics. Syst Biol 2003, 52(1): Rokas et al. Genome-scale approaches to resolving incongruence in molecular phylogenies. Nature 2003, 425: Rokas & Carroll. More genes or more taxa? The relative contribution of gene number and taxon number to phylogenetic accuracy. Mol Biol Evol 2005, 22(5): Zwickl DJ, Hillis DM. Increased taxon sampling greatly reduces phylogenetic error. Syst Biol 2002, 51(4):588–598. Pollock et al. Increased taxon sampling is advantageous for phylogenetic inference. Syst Biol 2002, 51(4): Hillis et al. Is sparse taxon sampling a problem for phylogenetic inference? Syst Biol 2003, 52(1): Hedtke et al. Resolution of phylogenetic conflict in large data sets by increased taxon sampling. Syst Biol 2006, 55(3): 522 – 529.

18 Выборка генов и выборка таксонов в молекулярной систематике растений Goremykin et al Stefanovic et al сходные выводы: Degtjareva et al. 2004, Soltis & Soltis 2004

19 Притяжение длинных ветвей Delannoy et al. Mol Biol Evol Feb 2.

20 Горизонтальный перенос генов 5-конец rps11 (219 пн) 3-конец rps11 (237 пн) митохондриальный ген rps11 у Sanguinaria Горизонтальный перенос генов

21 Darchin et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 107(41): 17651–17656.