지구상의 삶의 38 억 년 역사의 세부 사항을 밝히고 자하는 과학자들은 50 억 년 전에 일찍 보자 마자 어두운 영토에서 자신을 발견합니다. 그 전에는 미생물이 지구를 지배했지만 나중에 나온 동물과 식물과는 달리 그들은 고대 과거를 표시하기 위해 간신히 화석을 남겼으며, 유전자에서 가족 나무를 추론하려는 시도는 좌절감을 입었다.
.그러나 이번 달 초에 자연 생태학 및 진화에 출판 된 두 가지 논문 진화 연구에 더 명확성을 제공 할 준비가되어 있습니다. 하나는 이미 초기 생애가 35 억 년 전에 한 역할에 대한 추가 증거를 제공했습니다. 그들의 성공의 열쇠는 많은 연구자들이 도구보다는 진보의 장애물로 여겨지는 것을 악용하는 방법을 찾는 데 있습니다.
전통적으로, 과학자들은 생명 나무 :지질 기록의 화석 증거와“바위와 시계”에 의존해 왔으며,“분자 클록”은 유전체 서열에서 돌연변이가 쌓인 비율을 분석하여 관련 종이 얼마나 오래 전이되었는지 추정했다. 그러나 문제가 있습니다. 분자 클록 속도는 계보마다 다릅니다. 예를 들어, 화석 데이터에 대해 교정되지 않으면 잘못된 결론으로 이어질 수 있습니다.
.그렇기 때문에 대부분의 진화 역사에 대한 Spotty Fossil 기록이 그러한 문제입니다. 문제를 더욱 복잡하게 만들기 위해, 그 역사는 수평 유전자 전달에 의해 특징 지어집니다. 수평 유전자 전달은 미생물이 먼 관련 종의 유전자를 부모 세포로부터 수직으로 물려받지 않고 자신의 게놈에 통합하는 과정입니다. (수평 유전자 전달의 한 가지 효과는 지난 세기에 박테리아 사이에 항생제 내성의 확산에서 볼 수 있습니다.) 수십억 년에 걸쳐 미생물들 사이의 지배적 인 진화력이었고, 일부 과학자들은 정확하게 재건 할 수없는 엉킨 웹을 선호하는 삶의 나무의 은유를 포기했습니다. 유전자 이체는 종 사이의 선을 너무 많이 흐리게했으며, 어떤 게놈의 유전자는 다양한 유기체 간의 관계를 유용하게 드러내기에 너무 많은 이야기를 할 수 있습니다.
.그래서 생명의 나무에 대한 연구는 유전자 전이를 무시하고 소음으로 정의하는 경향이있었습니다. 그러나 이번 달의 논문 뒤에있는 두 팀은 우리가 너무 빨리 무시해서는 안된다고 말합니다. 프랑스 리옹 대학교의 생물학자인 빈센트 다 우빈 (Vincent Daubin)은“올바른 방식으로 유전자 이체를 설명한다면, 연구 중 하나의 저자 인 Vincent Daubin은 말했다.
헝가리의 Eötvös Loránd University의 진화 생물 학자 인 Daubin and Gergely Szöllősi는 2012 년에 그들이 소개 한 일련의 확률 적 알고리즘을 개발하여 이러한 노력을 돕고 있습니다. 알고리즘은 예를 들어 두 종의 DNA 서열을 비교할 수 있으며, 이들 사이의 차이가 유전자 전달, 복제 또는 결실의 결과 일 가능성이 얼마나 될지 평가할 수 있습니다. 전송을 매핑하는 것은 특히 유용한 운동입니다. 어떤 가족 관계가 가능한지 논리적으로 재구성하기 때문입니다. 주어진 전이의 경우, 유전자 기증자의 조상은 수령인의 후손보다 나이가 많아야합니다. 그러한 많은 전달을 정확히 찾아서 과학자들은 관련된 종의 상대적인 순서를 분류 할 수 있습니다.
최근 연구에서 Daubin, Szöllősi와 동료들은 그들의 방법을 광범위한 미생물 배열에서 수천 명의 유전자 패밀리에 적용했습니다 :40 종의 산소 생성 광합성 박테리아, 시아 노 박테리아, 60 종의 고고성 미생물 및 60 종의 곰팡이. 런던 퀸 메리 대학교의 생물 학자 인 마리오 도스 레이스 (Mario Dos Reis)는“수평 유전자 전달은 스캐 폴드 역할을한다”고 말했다.
상대적 순서가 아닌 유기체 그룹 간의 실제 발산 날짜를 정확히 찾기 위해 팀은“암석 및 시계”방법에 의해 제공된 가계도와의 결과를 교정했습니다. 그들은 결국 수평 유전자 전달을 설명하는 분자-클록 추정치를 공식화하기위한 기술을 결합하기를 희망한다.
.그 동안, 그들은 더 단단한 진화 역사를 세우기 위해 생명의 전체 나무에 자신의 작업을 계속 적용 할 것입니다. 그들은 전이를 사용하여 오래 전에 어느 시점에서 현대 게놈에 유전자를 기여하는 멸종 된 종의 신호를 찾을 수도 있습니다. Szöllősi는“우리는 유전자 이체를 추가하면 얼마나 더 많은 해상도를 얻을 수 있는지 알고 싶습니다.
더 정확한 데이트는 생물 학자들이 오랫동안 괴롭힌 질문에 대답하는 데 도움이 될 것입니다. 예를 들어, 시아 노 박테리아는 24 억 년 전에 발생한 산소 관련 대량 멸종 사건에 어느 정도 기여 했습니까? 그리고 그것이 동물의 최종 진화에 어떤 영향을 미쳤 을까요? Dos Reis는“모든 것이 관련되어 있습니다
Massachusetts Institute of Technology의 한 쌍의 연구원은 단일 수평 유전자 전달 행사를 사용하여 그러한 질문에 대한 추가 통찰력을 얻었습니다. (편집자 주 :그들의 작품은 Simons Foundation의 지원을 받았으며 Quanta 을 출판합니다. .) 지구가 약 38 억 년 전, 지구가 아직 어렸을 때, 태양은 너무 희미 해져서 액체 물을 스스로 유지할 수있을 정도로 지구를 따뜻하게 유지하기에는 너무 희미했습니다. 대신, 대기의 메탄은 지구를 따뜻하게 유지했습니다. 그러나이 메탄의 근원은 그 시대의 메탄 생성 미생물의 증거가 흩어졌으며 대신 비 생물 학적 반응으로 형성되었을 수 있기 때문에 논쟁의 여지가 있었다.
.진화론 생물 학자 인 그레고리 푸니어 (Gregory Fournier)와 그의 박사후의 박사자 조 아나 울프 (Joanna Wolfe)는 메탄 생성 (메탄 제조) archaea가 시아 노 박테리아의 조상으로 전달 된 잘 알려진 유전자 세트로 바뀌었다. 비록 두 미생물 그룹은 먼과 관련이 있었지만, 유전자 전달은 연구원들이 시아 노 박테리아 패밀리 트리와 화석을 사용하여 고고의 분자 클록 데이터를보다 정확하게 데이트 할 수있게 해주었다. 연구원들은 메탄 생산 미생물이 약 35 억 년 전에 약 35 억 명 이상이었으며, 이전 작업이 초기 대기에서 메탄의 공급원으로 식별하는 것을지지했다. Daubin과 Szöllősi는 자신의 기술에 의해 생성 된 가계도로 발견된다는 것을 독립적으로 확증했습니다.
수평 유전자 전이의 이러한 사용에는 다른 응용이 있습니다. Daubin과 Szöllősi는 알고리즘에서 전달 사건이 새로운 숙주 종으로 점프하는 바이러스 또는 미생물과 관련된 유전 적 변화와 수학적으로 매우 유사하다고 지적합니다. 이 연구에 관여하지 않은 리옹 대학교의 연구원 인 니콜라스 라르 틸 로트 (Nicolas Lartillot)에 따르면 올바른 데이터를 통해 그들의 방법은 HIV 및 관련 레트로 바이러스와 같은 고대 바이러스 그룹의 출현을 추적하는 데 사용될 수있다.
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DOS REIS가 동의했습니다. "이러한 접근법을 사용하여 지금까지 시간을 거슬러 올라가는 것은 매우 흥미 롭습니다."
