Дерево жизни

Обновленная версия филогенетического древа больше похоже на куст, в ветвях которого доминируют бактерии, включая огромную группу, еще не получившую название. Остальным – в том числе животным и растениям, грибам и археям – здесь отводится довольно скромное место.

Древняя метафора «древа жизни» вошла в науку с публикацией «Происхождения видов», в которой Дарвин прибегает к ней для описания процесса эволюции. С тех пор биологи постоянно вносят исправления и уточнения в порядок, размеры и расположение «ветвей». Современное понимание механизмов и масштабов генетического обмена во многом размыло представление об изолированности этих ветвей. Однако в целом концепция «великого древа жизни» остается настолько удобной и наглядной, что продолжает существовать и в наши дни.

 

Сегодняшний вид эволюционного древа заметно отличается от дарвиновского. В нем появились новые стволы, новые ветви, бесчисленные веточки и листья, а применение методов сравнительного ДНК-анализа позволило точнее расположить их по отношению друг к другу. Первое древо, построенное с учетом этих новых данных, было представлено в 1990-х годах Карлом Вёзе (Carl Woese) и его коллегами, и у этого «древа жизни» было три базовых ствола: эукариоты (включая животных, растения, грибы и протисты), бактерии и археи – выделенная лишь в 1970-х годах группа древних и крайне необычных микробов, отличающихся от бактерий куда сильнее, чем мы от шампиньонов.

 

В последние дни технологии извлечения и секвенирования ДНК стали настолько доступными, что проводятся работы по массовому изучению геномов всех трех стволов «древа жизни». Такую кропотливую работу проделали недавно Джилиан Бэнфилд (Jillian Banfield) и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли. Ученые получили данные ДНК 2072 известных и 1011 новых видов архей, совсем недавно обнаруженных в наиболее экстремальных и сложных для обитания экологических нишах, где эти организмы чувствуют себя куда лучше и эукариот, и бактерий.

 

К этим данным они добавили известные ДНК-последовательности более чем 30 тыс. других организмов и с помощью суперкомпьютера провели их сравнение. Получившееся в результате «древо жизни» – то, каким оно выглядит с точки зрения современной биологии, – Дарвина бы весьма удивило. Ученые подтвердили прежние взгляды на родство архей и эукариот, которые теперь объединены в единый ствол. Для нас особенно впечатляющим смотрится великое разнообразие бактерий, которые здесь явно доминируют.

 



На древе расположены 92 группы бактерий и 26 групп архей, для некоторых указаны характерные, хорошо изученные подгруппы. Представлены все пять групп эукариот: заднежгутиковые (куда входят грибы и животные), архепластиды (растения и водоросли), а также протисты – хромальвеоляты, экскаваты и амебозои. / ©Laura A. Hug et al., 2016

 

На нем впервые можно видеть огромную – больше, чем весь «ствол» архей и эукариот, – и, видимо, чрезвычайно древнюю группу бактерий, помеченную как Сandidate Phyla Radiation. Эта обширная группа ветвей, как видно из названия, пока не получила достойного описания и подтверждения, однако включает едва ли не половину известных видов прокариот, в основном обитателей почвенных биомов. «Это переломное открытие, – прокомментировал работу известный биоинформатик Евгений Кунин для New York Times, – целый континент новых живых форм».