Функция правдоподобия породнила гребневиков с многоклеточными животными — Naked Science
8 минут
Редакция

Функция правдоподобия породнила гребневиков с многоклеточными животными

Американские ученые разработали новый статистический метод квантификации филогенетического сигнала и пришли к выводу, что древнейшей ветвью многоклеточных являются гребневики.

haeckel_ctenophorae
©Wikipedia

Точная реконструкция филогенетического древа важна для изучения механизмов происхождения жизни. Развитие геномики в XX веке позволило ученым собрать значительный массив геномных данных для восстановления филогений с учетом их разнообразия. Вместе с тем это выявило несовершенство существующих статистических методов, в частности их точности: например, в зависимости от набора данных семейство асцидий (Ascoideaceae) может выступать сестринской группой как для дрожжей Saccharomycodaceae и Saccharomycetaceae, так и для более многочисленной клады, включающей семейство Pichiaceae. Противоречия могут наблюдаться и при квантификации одного набора данных разными методами, поэтому генетики ищут универсальные способы проверки итогов анализа.

 

Открытым остается и вопрос о самой ранней ветви многоклеточных животных (Metazoan). Долгое время считалось, что такой ветвью являются губки (Porifera), но в 2008 году коллаборация биологов из США и Канады показала, что древнейшей сестринской группой для Metazoan также могут быть гребневики (Ctenophora) — морские животные, точный филогенетический статус которых до сих пор остается неясным. Последующий полногеномный анализ подтвердил, что Ctenophora, вероятно, представляет собой наиболее раннюю ветвь Metazoan, тем не менее, выводы работы содержали противоречия. Чтобы восполнить пробел, сотрудники Университета Вандербильта и Висконсинского университета в Мадисоне разработали новый статистический метод оценки филогенетического сигнала.

 

В ходе работы авторы условно разделили филогенетическое древо на ветви (ребра или биграфы) T1 и T2, где последние находились в топологическом конфликте с первыми. Затем они измерили разницу в показателях логарифмического правдоподобия между общими для организмов генами (из трех наборов) так, чтобы максимальная представленность и степень филогенетического сигнала указывала на восхождение ветви только к губкам (T2) или гребневикам (T1). Также в анализ включили альтернативную гипотезу о родстве обеих ветвей (T3). Дополнительно исследователи изучили 17 других ветвей, включая семь — животных, пять — растений и шесть — грибов, предусматривающих топологические конфликты, которые сравнивались с шестью хорошо изученными ветвями.

 

Сила филогенетического сигнала для трех топологических гипотез / ©Xing-Xing Shen et al., Nature Ecology & Evolution, 2017

 

Результаты показали, что максимальное число общих генов (42,5–69,7 процента) наблюдалось в древе T1, которое также имело более высокое значение логарифмического правдоподобия. При этом даже удаление отдельных генов из выборки и последующая конкатенация итогов анализа не опровергала гипотезу о происхождении многоклеточных животных от гребневиков. Примечательно, что схожие тенденции были характерны для других групп, исключением из которых стали плацентарные (Eutherian), покрытосеменные (Angiospermae) и асцидии (Ascoideaceae): в этом случае соотношение генов, которые соответствуют T2, оказалось выше. Метод также позволил установить, что черепахи являются сестринской группой для архозавров (крокодилов и птиц), имея 74 процента общих генов, но не являются сестринской группой для крокодилов.

 

По словам авторов, новый метод, основанный на оценке филогенетического сигнала и конкатенативном анализе (тестовом удалении генов с последующим восстановлением выборки), может использоваться для уточнения филогенетических статусов. Любопытно, что удаление некоторых генов и сайтов (с максимальным значением логарифмического правдоподобия) при рассмотрении ряда ветвей изменило их топологию. Так, смену ветви T1 на T2 после удаления осуществляли двоякодышащие (Dipnoi), мохообразные (Bryophyte), костистые рыбы (Teleostei). Это может указывать на существование генов, ответственных за неточности при реконструкции филогенетического древа. Их наличие может быть связано с недостатком геномных данных или слишком быстрой диверсификацией видов.

 

Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.

 

Подробнее об эволюции многоклеточной жизни читайте в нашем материале.

 

Видеосюжет о гребневиках / ©National Geographic

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

Позавчера, 16:09
4 минуты
Илья Ведмеденко

Вчера состоялось торжественное событие: Южная Корея представила свой самый амбициозный военный проект — истребитель условно «нового» поколения. На опубликованных фото можно рассмотреть машину во всей красе.

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: