ANCIENT HORIZONTAL GENE TRANSFER James R. Brown
Nature Reviews Genetics 4, No 2. P121 -132 (2003)
Nature Reviews Genetics 4, No 2. P121 -132 (2003)
The cornerstone of Charles Darwin's theory of evolution is the vertical inheritance of traits from parent to offspring across successive generations. However, molecular evolutionary biologists have shown that extensive horizontal (also known as lateral) gene transfer (HGT) can occur between distantly related species. Comparative sequence analyses of genomes indicates that the universal tree of life might be at risk because of pervasive, ancient HGT. Considerable debate now ensues about the role of HGT in genome evolution. At stake are a fundamental understanding of how life evolved and a deeper knowledge of the functioning of all genomes, including that of humans.
(Рис.1.) | Phylogenetic tree for glutamine synthetase indicates HGT between the three domains.
(Рис.2.) | Phylogeny of methionyl-tRNA synthetase.
(Box 1.) | The universal tree of life
(Box 3.) | Possible fates of genes in endosymbiosis
(Рис.1.) | Phylogenetic tree for glutamine synthetase indicates HGT between the three domains.
(Рис.2.) | Phylogeny of methionyl-tRNA synthetase.
(Box 1.) | The universal tree of life
(Box 3.) | Possible fates of genes in endosymbiosis
Древний horizontal gene transfer (HGT) является переносом генов между тремя доменами жизни: Archaea, Bacteria и эукариоты.
Древний HGT, по-видимому, был основной силой в эволюции организмов, поскольку существуют примеры переноса генов для многих комбинаций видов Archaea, Bacteria и эукариот.
Степень HGT и механизмы с ним связанные все еще открыты для дебатов, т.к. не имеется множества примеров переноса генов между доменами.
Для большинства исследователей HGT является серьезным вызовом концепции универсального древа жизни.
Методы выявления HGT включают филогенетический анализ, анализ нуклеотидного состава, анализ распределения генов и анализ гомологии.
Филогенетический анализ остается наилучшим методом для выявления древнего HGT, хотя имеются и некоторые сомнения о методологии и ограниченной пригодности данных по последовательностям из эволюционно кардинальных групп.
Гомологический анализ HGT, базируется на сравнении BLAST шкал, он м. приводить к завышенной оценке или к некорректному причислению к HGT событиям.
Филогенетический анализ, базирующийся на данных по целому геному, в целом подтверждает базовый принцип универсальности древа жизни.
Монофилия трех доменов жизни подтверждается с помощью белков, которые демонстрируют тесные эволюционные взаимоотношения между Archaea и эукариотами.
Эукариотические гены, которые сходны со своими бактериальными аналогами (counterparts) м.б. следствием эндосимбиотических событий, которые, как установлено, связаны с эволюцией органелл, таких как митохондрии и пластиды. Однако, многие гены, участвующие в поддержании митохондрий и хлоропластов, не происходят от предполагаемых бактериальных эндосимбионтов (α-proteobacteria и cyanobacteria, соотв.).
Новые геномные данные, в частности от протистов, которые вторично потеряли свои митохондрии, должно показать насколько велик древний HGT.