Функция правдоподобия породнила гребневиков с многоклеточными животными — Naked Science
11.04.2017
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

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

Вчера, 15:29
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

Вчера, 17:47
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

Позавчера, 15:18
3 минуты
Сергей Васильев

Самое жестокое похолодание в истории Земли сделало ее почти необитаемой, однако жизнь могла сохраниться и процветать в талой воде шельфового льда.

Вчера, 15:29
39 минут
Александр Березин

В 2017 году от рака умерло 9,6 миллиона человек, и с каждым годом эта цифра будет расти. Есть ли способы остановить наступление этой болезни на человеческие жизни?

30 ноября
16 минут
Редакция

Вокруг много людей часто курят что-то, но это не вейп и не электронные сигареты. Еще и называют это все по-разному: то устройства нагрева табака, то системы, то вообще загадочно «айкос». Говорят, в США такие штуки уже разрешили к продаже, а вот на вейпинг начнут гонения. Что это за нагрев табака такой, вредно или нет? Попробуем разобраться.

Вчера, 17:47
2 минуты
Илья Ведмеденко

По мнению информаторов Центрального разведывательного управления США, СССР мог располагать огромным танком массой в 120 тонн.

15 ноября
6 минут
Никита Шевцов

Ученые впервые воспроизвели в реальности парадокс друга Вигнера. В результате физики выяснили, что квантовые явления субъективны: каждый наблюдатель может иметь свои альтернативные факты насчет них, и все они будут правдивы.

18 ноября
4 минуты
Сергей Васильев

Накопление эпигенетических модификаций ДНК позволило провести параллели между возрастом собак и людей и найти новую формулу для пересчета одного в другой.

19 ноября
40 минут
Александр Березин

Женщины заводят ребенка не от мужа тем чаще, чем ниже его социальная ценность. Попробуем разобраться, как биология подталкивает их к изменам и почему моногамия имеет все шансы на реванш.

[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: