Historia ewolucji genomów
Określenie historii gatunków i ich powiązań ewolucyjnych zależy często od filogenezy molekularnej. Analiza dziedzicznych sekwencji DNA kodujących złożone sieci współczesnego organizmu żywego poprzez dopasowanie dostarcza ważnych informacji na temat ewolucji genów i gatunków. Jednakże ze względu na duplikację, utratę lub horyzontalny transfer genów rekonstrukcja drzewa genetycznego jest trudnym zadaniem. Naukowcy z finansowanego przez UE projektu GENESTORY (Assembling genome history from gene stories: Phylogeny aware genome scale inference of ancestral traits and ancient environments) wykorzystali najnowsze osiągnięcia w modelowaniu ewolucji genomów. Przeanalizowali dostępne publicznie surowe dane eksperymentalne i wygenerowali nowe informacje biologiczne oraz duże zestawy danych. Jednocześnie połączyli modele rekonstrukcji sieci metabolicznych z modelami starożytnej różnorodności biologicznej. Naukowcy wykonali rekonstrukcję repertuarów genowych przodków i porównali te informacje z systemowymi modelami fenotypu, starożytnego środowiska i różnorodności. To podejście pozwoliło im zbadać ewolucję struktury sieci i zrozumieć sposób ewolucji konkretnych genów w czasie. Archeony to pierwotne domeny życia komórkowego, które odgrywają ważną rolę w cyklach biogeochemicznych. Biorąc pod uwagę ich wkład w genezę komórek eukariotycznych, konieczne jest zrozumienie ich pochodzenia i historii ewolucji. Aby przezwyciężyć problem przedziału czasowego, naukowcy z GENESTORY wykorzystali nową metodę, która grupuje informacje według wzorców ewolucji rodzin genów w celu znalezienia korzenia drzewa archeonów i poznania metabolizmu najwcześniejszych komórek archeonowych. Metoda ta pozwoliła na przyjęcie założenia, że pierwszymi archeonami były beztlenowce, które wykorzystywały dwutlenek węgla i wodór. Określono również wpływ horyzontalnego transferu genów na ewolucję genomu archeonów. Transfer genów jest również widoczny w kilku grupach eukariotycznych, takich jak wielokomórkowce, gąbki i grzyby. Naukowcy zbadali tysiące rodzin genów grzybów i cyjanobakterii i znaleźli przekonujące dowody na to, że transfer genów odgrywa istotną rolę w ewolucji grzybów porównywalnej do ewolucji prokariontów. Podsumowując, wyniki badania GENESTORY wykazały, że metody, za pomocą których można analizować zestawy danych dotyczących genomów, mogą poszerzyć naszą wiedzę na temat ewolucji genomów.
