Молекулярные маркеры для систематики

Различные молекулярные маркеры эволюционируют с разной скоростью, поэтому выбор подходящего маркера имеет центральное значение для определения взаимосвязей на заданном таксономическом и временном масштабе.

Definition

Молекулярный маркер — это определённая область нуклеиновой кислоты или белка, вариации которой среди таксонов используются в качестве характерных данных для выявления взаимосвязей, идентификации организмов или разграничения видов.

Scope

Эта тема охватывает категории молекулярных маркеров, используемых в систематике, включая гены рибосомальной РНК, митохондриальные и хлоропластные локусы, ядерные белок-кодирующие гены и данные геномного масштаба, а также критерии сопоставления скорости эволюции маркера с глубиной исследуемого вопроса.

Core questions

• Какие виды молекулярных маркеров доступны для систематики?
• Как скорость эволюции маркера соотносится с глубиной филогенетического вопроса?
• Почему одни маркеры лучше подходят для глубоких, а другие — для неглубоких дивергенций?
• Как филогенетика изменила выбор маркеров?

Key theories

Сопоставление скорости со временным масштабом

Медленно эволюционирующие маркеры, такие как гены рибосомальной РНК, позволяют разрешать древние дивергенции, в то время как быстро эволюционирующие маркеры разрешают недавние расхождения; несоответствующие маркеры либо насыщаются, либо не имеют сигнала.

Рибосомальная РНК как универсальный маркер

Консервативные гены рибосомальной РНК предоставили первый универсально сопоставимый маркер для установления родства всей клеточной жизни, что позволило выделить три домена.

Clinical relevance

Правильный выбор маркера определяет, могут ли быть различены патогены, штаммы или близкородственные организмы, что имеет центральное значение для молекулярной диагностики, типирования и эпиднадзора.

History

Использование маркеров эволюционировало от отдельных консервативных генов, таких как рибосомальная РНК, через многолокусные наборы данных к филогенетике геномного масштаба; сравнения рибосомальной РНК, проведённые Вузом (Woese), продемонстрировали силу хорошо выбранного универсального маркера для пересмотра древа жизни.

Debates

Несколько хорошо выбранных генов против данных геномного масштаба

Филогенетика предлагает огромное количество признаков, но вносит конфликты между локусами и систематические смещения, что вызывает дебаты о том, дают ли больше данных или лучше смоделированные данные более надёжные филогенетические деревья.

Key figures

• Carl Woese
• Joseph Felsenstein

Seminal works

• yang2012
• woese1990
• felsenstein2004

Frequently asked questions

Почему для древних дивергенций используются медленно эволюционирующие маркеры?

Быстро эволюционирующие области накапливают так много изменений за длительное время, что сигнал насыщается и становится шумом; медленно эволюционирующие маркеры сохраняют интерпретируемый сигнал на глубоких временных масштабах.

Что такое филогенетика?

Филогенетика — это использование данных геномного масштаба, сотен или тысяч локусов, для построения филогений, что предлагает больше признаков, но также и больше источников конфликтов, которые необходимо моделировать и разрешать.