Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции

Игорь Рогозин и коллеги использовали другой РГИ-подход, основанный на редких замещениях высококонсервативных аминокислотных остатков, которые требуют двух нуклеотидных замен, и пришли к заключению, что наиболее вероятное положение корня древа – между растениями и остальными эукариотами (см. рис. 7–2б; Rogozin et al., 2009). И снова представляется, что такая схема имеет биологический смысл, поскольку цианобактериальный эндосимбиоз, давший начало пластидам, произошел в линии растений и, согласно данному сценарию, мог оказаться тем событием, которое инициировало первичное расхождение эукариот. Несколько крупных ветвей Chromalveolata возникли в результате поглощения одноклеточных водорослей предковыми, беспластидным одноклеточным эукариотами (см. рис. 7–2б)[61].

Другая возможная позиция корня эукариот следует непосредственно из результатов анализа митохондриальных геномов. Как отмечалось ранее в этой главе, представитель Excavata Reclinomonas americana имеет, несомненно, самый сложный из известных митохондриальных геномов, содержащий около ста функциональных генов, тогда как у остальных эукариот их менее двадцати. Можно было бы предположить, что Reclinomonas представляет собой самую раннюю ветвь эукариот, отделившуюся от ствола древа эукариот до окончательной деградации генома эндосимбионтов. Данный сценарий поместил бы корень древа в супергруппу Excavata. Однако имеется жизнеспособная и, возможно, более вероятная альтернатива: последний этап деградации митохондриального генома наступил уже после расхождения главных ветвей эукариот и продолжался конвергентными путями в разных линиях независимо. Последний сценарий подразумевает мощный эволюционный процесс, приводящий к потере (либо к переносу в геном хозяина) всех генов эндосимбионта, за исключением малого числа тех, которые обязательно должны остаться в митохондриальном геноме для сохранения жизнеспособности митохондрий; ниже в данной главе мы обсудим возможную природу этого процесса и требования к митохондриальному геному.

Отсутствие согласия относительно положения корня древа и монофилии по крайней мере в некоторых супергрупах, не говоря о мегагруппах, указывает на то, что, несмотря на некоторые появляющиеся свидетельства, порядок первичных ветвлений в филогении эукариот в настоящее время остается неизвестным. В некотором смысле, если в раннем расхождении эукариот имел место Большой взрыв, то порядок ветвления супергрупп как таковой можно считать не имеющим особого значения. Однако биологические события, повлекшие это раннее расхождение, представляют огромный интерес, поэтому серьезные попытки разобраться в топологии самых глубоких ветвей эукариот, без сомнения, будут продолжаться с использованием более масштабных наборов данных и более совершенных методов.

Сложный, «растущий» LECA и темные века эволюции эукариот

Реконструкция LECA

Закрепление главных черт клеточной организации и, что более важно, существование большого набора генов, остающихся консервативными у всех или у большинства ранообразных эукариот, не оставляет сомнений, что все ныне существующие эукариоты произошли от одного общего предка (Last Eukaryote Common Ancestor, LECA). Как обсуждалось в начале этой главы, все эукариоты, которые были изучены достаточно детально, имеют либо митохондрии, либо МПО. Самое простое (самое экономное) заключение из этого положения вещей состоит в том, что LECA уже обладал митохондриями. И повторюсь, правдоподобность этого вывода возрастает с каждой новой описанной группой эукариот, в которой обнаруживаются органеллы, подобные митохондриям.