У исследователей в Калифорнийском университете, Беркли, кто обнаружил больше чем 1 000 новых типов бактерий и Archaea за прошлые 15 лет, скрываясь в укромных уголках и трещинах Земли, есть существенно rejiggered дерево, чтобы составлять эти микроскопические новые формы жизни.«Древо жизни – один из самых важных принципов организации в биологии», сказала Джилл Бэнфилд, преподаватель УКА Беркли земли и планетарной науки и науки об окружающей среде, политики и управления. «Новое описание будет полезно не только для биологов, которые изучают микробную экологию, но также и биохимиков, ищущих новые гены и исследователей, изучающих эволюцию и земную историю».Большая часть этого микробного разнообразия осталась скрытой, пока революция генома не позволила исследователям как Бэнфилд искать непосредственно их геномы в окружающей среде, вместо того, чтобы пробовать к культуре их в блюде лаборатории. Многие микробы не могут быть изолированы и не культивированы, потому что они не могут жить самостоятельно: они должны попросить, одолжить или украсть материал у других животных или микробов, или как паразиты, симбиотические организмы или как мусорщики.
Новое дерево, чтобы быть изданным онлайн 11 апреля в новом журнале Nature Microbiology, укрепляет еще раз, что жизнь, которую мы видим вокруг нас – заводов, животных, людей и других так называемых эукариотов – представляет крошечный процент биоразнообразия в мире.«Bacteria и Archaea от главных происхождений, полностью испытывающих недостаток в изолированных представителях, включают большинство разнообразия жизни», сказал Бэнфилд, у которого также есть назначение в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли. «Это – первое основанное на геноме дерево с тремя областями, которое включит эти непригодные для обработки организмы, и оно показывает обширный объем пока еще малоизвестных происхождений».По словам первого автора Лоры Хуг, бывший постдокторант УКА Беркли, который находится теперь на факультете биологии в Университете Уотерлу в Онтарио, Канада, больше чем 1 000 организмов, о которых недавно сообщают, появляющихся на пересмотренном дереве, из диапазона окружающей среды, включая горячий источник в Йеллоустонском национальном парке, соленую квартиру в Пустыне Атакама Чили, земной и отложения заболоченного места, гейзер газированной воды, почва луга и внутренняя часть рта дельфина.
Все эти недавно признанные организмы известны только от их геномов.«Что стало действительно очевидным на дереве, то, что большая часть разнообразия прибывает из происхождений, для которых у нас действительно только есть последовательности генома», сказала она. «У нас нет лабораторного доступа к ним, у нас есть только их проекты и их метаболический потенциал от их последовательностей генома.
Это говорит, с точки зрения того, как мы думаем о разнообразии жизни на Земле, и что мы думаем, что знаем о микробиологии».Один поразительный аспект нового древа жизни – то, что группа бактерий, описанных как «радиация филюмов кандидата», создает очень крупнейшее отделение. Только признанный недавно, и по-видимому состоявший только из бактерий с симбиотическими образами жизни, радиация филюмов кандидата теперь, кажется, содержит приблизительно половину всего бактериального эволюционного разнообразия.
В то время как отношения между Archaea и эукариотами остаются сомнительными, ясно, что «это новое предоставление дерева предлагает новый взгляд на историю жизни», сказал Бэнфилд.«Это невероятное разнообразие означает, что есть ошеломляющее количество организмов, что мы только начинаем исследовать внутренние работы этого, мог изменить наше понимание биологии», сказал соавтор Бретт Бейкер, раньше лаборатории УКА Беркли Бэнфилда, но теперь в Техасском университете, Остин, Институте Морской науки.Дерево изображает жизнь, которую мы видим сегодня
Чарльз Дарвин сначала делал набросок древа жизни в 1837, когда он искал способы показать, как заводы, животные и бактерии связаны друг с другом. Идея пустила корни в 19-м веке с кончиками веток, представляющих жизнь на Земле сегодня, в то время как отделения, соединяющие их со стволом, подразумевали эволюционные отношения среди этих существ.
Отделение, которое делится на две ветки около верхушек дерева, подразумевает, что у этих организмов есть недавний общий предок, в то время как разветвляющееся отделение близко к стволу подразумевает эволюционное разделение в отдаленном прошлом.Archaea были сначала добавлены в 1977 после работы, показывающей, что они отчетливо отличаются от бактерий, хотя они одноклеточны как бактерии. Дерево, изданное в 1990 микробиологом Карлом Уоезе, было «поддающейся трансформации визуализацией дерева», сказал Бэнфилд.
С его тремя областями это остается самым распознаваемым сегодня.С увеличивающейся непринужденностью ДНК, упорядочивающей в 2000-х, Бэнфилд и другие начали упорядочивать целые сообщества организмов сразу и выбирать отдельные группы на основе одних только их генов.
Это метагеномное упорядочивающее показанное целое новые группы бактерий и Archaea, многие из них от чрезвычайной окружающей среды, такой как токсичные лужи в заброшенных шахтах, грязи под местами ядовитых отходов и человеческим пищеварительным трактом. Некоторые из них были обнаружены прежде, но ничто не было известно о них, потому что они не выживут, когда изолировано в блюде лаборатории.
Для новой бумаги Бэнфилд и Объятие объединились больше чем с дюжиной других исследователей, которые упорядочили новые микробные разновидности, собрав 1 011 ранее неопубликованных геномов, чтобы добавить к уже известным последовательностям генома организмов, представляющих главные семьи жизни на Земле.Она и ее команда построили дерево на основе 16 отдельных генов, которые кодируют для белков в клеточной машине, названной рибосомой, которая переводит РНК на белки.
Они включали в общей сложности 3 083 организма, один от каждого рода, для которого полностью или почти полностью упорядочил геномы, были доступны.Анализ, представляя полное разнообразие среди всех упорядоченных геномов, произвел дерево с отделениями во власти бактерий, особенно неразвитыми бактериями. Второе представление о дереве сгруппировало организмы их эволюционным расстоянием друг от друга, а не текущих таксономических определений, ясно дав понять, что приблизительно одна треть всего биоразнообразия происходит от бактерий, одной трети от непригодных для обработки бактерий и немного меньше чем одной трети из Archaea и эукариотов.
«Два главных домашних взятия указывают, что я вижу в этом дереве, выдающееся положение главных происхождений, у которых нет пригодных для обработки представителей и большого разнообразия в бактериальной области, самое главное, выдающемся положении радиации филюмов кандидата», сказал Бэнфилд. «У радиации филюмов кандидата есть столько же разнообразия в нем сколько остальная часть объединенных бактерий».