Phát sinh loài vi sinh vật và Ba giới

So sánh các trình tự phân tử được bảo tồn đã tổ chức lại cây sự sống thành ba giới và đặt các vi sinh vật làm nền tảng của nó, cho thấy vi khuẩn cổ là một dòng dõi khác biệt với vi khuẩn cũng như với sinh vật nhân chuẩn.

Definition

Phát sinh loài vi sinh vật là sự tái tạo các mối quan hệ tiến hóa giữa các vi sinh vật từ dữ liệu phân tử, và hệ thống ba giới là sự phân loại sự sống tế bào thành Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn cổ (Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eukarya).

Scope

Chủ đề này bao gồm việc sử dụng RNA ribôxôm và các phân tử được bảo tồn khác làm đồng hồ phân tử; việc xây dựng và giải thích các cây phát sinh loài; sự công nhận ba giới, Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn cổ (Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eukarya); và ý nghĩa của khuôn khổ này đối với việc phân loại sự đa dạng của vi sinh vật và suy luận các mối quan hệ tiến hóa sâu sắc.

Core questions

• Làm thế nào các trình tự phân tử có thể tiết lộ các mối quan hệ tiến hóa?
• Tại sao RNA ribôxôm được sử dụng làm đồng hồ phân tử?
• Bằng chứng nào ủng hộ ba giới thay vì hai?
• Phát sinh loài thông báo việc phân loại vi sinh vật như thế nào?

Key concepts

• Đồng hồ phân tử
• Phát sinh loài RNA ribôxôm
• Cây phát sinh loài
• Vi khuẩn (Bacteria), Vi khuẩn cổ (Archaea) và Sinh vật nhân chuẩn (Eukarya)
• Cây sự sống phổ quát

Key theories

Giả thuyết ba giới

So sánh trình tự RNA ribôxôm của Woese và Fox cho thấy vi khuẩn cổ tạo thành một giới riêng biệt với vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn, thiết lập ba dòng dõi chính của sự sống tế bào.

Mechanisms

Bởi vì các gen như gen mã hóa RNA ribôxôm có mặt trong tất cả sự sống tế bào, thay đổi chậm và có chức năng không đổi, sự khác biệt trong trình tự của chúng phản ánh thời gian kể từ khi các dòng dõi phân kỳ. Việc sắp xếp các trình tự này và phân tích các mô hình khác biệt tạo ra các cây phát sinh loài, đặt vi khuẩn cổ trên một nhánh riêng biệt với cả vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn, và tạo ra cây ba giới phổ quát.

Clinical relevance

Khuôn khổ phát sinh loài phân tử làm nền tảng cho việc phân loại và nhận dạng vi sinh vật hiện đại, cho phép đặt vi sinh vật vào bối cảnh tiến hóa chỉ từ dữ liệu trình tự, và cung cấp cơ sở để giải thích sự đa dạng được tiết lộ bởi việc giải trình tự môi trường.

History

Năm 1977, Carl Woese và George Fox đã báo cáo rằng việc so sánh trình tự RNA ribôxôm đã phân biệt một nhóm mà họ gọi là vi khuẩn cổ (archaebacteria) với các vi khuẩn khác, dẫn đến hệ thống ba giới thay thế sự phân đôi đơn giản giữa sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn.

Key figures

• Carl Woese
• George Fox

Seminal works

• woese1977
• madigan2018

Frequently asked questions

Tại sao RNA ribôxôm được sử dụng để nghiên cứu sự tiến hóa của vi sinh vật?

Các gen RNA ribôxôm có mặt trong tất cả các sinh vật tế bào, thực hiện cùng một chức năng thiết yếu và thay đổi chậm theo thời gian. Những đặc tính này làm cho trình tự của chúng trở thành hồ sơ đáng tin cậy về lịch sử tiến hóa có thể được so sánh giữa các dòng dõi rất xa.