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.
Słowa kluczowe
Modelowanie, ewolucja genomów, GENESTORY, archeony, grzyby
