معلومة

شجرة السلالات البشرية على الإنترنت

شجرة السلالات البشرية على الإنترنت


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أبحث عن مصدر للمعلومات حول تنوع السلالات البشرية وعلاقاتهم.

من خلال البحث السريع في google ، من السهل العثور على هذا النوع من الأشجار

المورد المثالي عبر الإنترنت من شأنه ...

  • تحتوي على الكثير من السلالات التي تذهب إلى السلالات الأكثر تفصيلاً
  • تحتوي على روابط إلى ويكيبيديا أو مصدر معلومات آخر يمكن أن يساعد شخصًا ما على:
    • تحديد مجموعة
    • الحصول على لمحة عامة عن ثقافتهم
  • تحتوي على تصور لنطاقها الجغرافي الحالي (أو الماضي).
  • تحتوي على تصور لأنماط الهجرة
  • نظرًا لأن الكروموسوم mtDNA و Y قد يُظهران قصة مختلفة ، فسيكون من الرائع أن يميز المورد بين هذين العنصرين ويسلط الضوء على حالات محددة تختلف فيها الشجرتان.

هل يمكنك أن تنصح ببعض الموارد عبر الإنترنت؟

سيكون موضع ترحيب أيضًا ورقة مراجعة مع رسوم بيانية لطيفة.


متعلق ب:

  • المنشور أفضل شجرة نسالة مجانية وأحدثها على الإنترنت؟ أوصي بالموارد اللازمة لتصور شجرة الحياة.

  • يقدم موقع الويب هذا شجرة أديان رائعة جدًا.


الأشجار لمجموعات هابلوغروبس

ارى

  • https://www.eupedia.com/genetics/phylogenetic_trees_Y-DNA_haplogroups.shtml
  • https://www.eupedia.com/genetics/
  • التركيز على أوروبا: https://www.eupedia.com/europe/origins_haplogroups_europe.shtml
    • والعديد من الصفحات المرتبطة به مثل https://www.eupedia.com/europe/Haplogroup_J2_Y-DNA.shtml#subclades
  • وما إلى ذلك وهلم جرا.

أكثر تفصيلاً لـ mtDNA (سلالة الإناث):

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Human_mitochondrial_DNA_haplogroup
    • والعديد من الروابط فيه

أكثر تفصيلاً لكروموسوم Y (سلالة الذكور):

  • https://en.wikipedia.org/wiki/Human_Y-chromosome_DNA_haplogroup
    • والعديد من الروابط فيه
  • https://ar.wikipedia.org/wiki/List_of_Y-chromosome_haplogroups_in_populations_of_the_world والروابط الموجودة به
  • https://isogg.org/tree/index.html وجداول بيانات Google المرتبطة به
  • https://www.yfull.com/tree/

"الأشجار" للسكان

لاحظ أن الأشجار مخصصة للجينات / المجموعات الفردية ، في حين أن مثل هذه "الشجرة" الخاصة بالسكان لديها في الواقع أيضًا تدفق جيني عبر الفروع. تخيل تراكب الشجرة لـ mtDNA (سلالة أنثى) مع شجرة مختلفة قليلاً لـ Y-DNA (سلالة الذكور).

جغرافيا الهجرة

لعبت الهجرة والمسافة الجغرافية دورًا رئيسيًا في ظهور مجموعات سكانية متميزة. ارى

  • خرائط الهجرة بواسطة مجموعات هابلوغروبس: الهجرة البشرية عن طريق مجموعات هابلوغروبس ، خريطة العالم لمجموعات هابلوغا Y-DNA ، هجرات بشرية مبكرة ، خريطة تفاعلية مبسطة ، وما إلى ذلك.
  • خرائط توزيع مجموعات هابلوغروب: mtDNA في أوروبا ، Y-DNA في أوروبا ، والعديد من الروابط المدرجة هنا ، وما إلى ذلك

تحقق أيضًا من كيفية تغير نظريات الهجرة. على سبيل المثال حول الطفرة M174: النظرية حول العام 2010 مقابل النظرية منذ عام 2016 على الأقل.


لقد استخدمت هذه الأداة عبر الإنترنت ، فهي تحتوي على العديد من الميزات التي تبحث عنها.

http://itol.embl.de/shared/ivica

يمكنك أن ترى بعض الأمثلة في هذه الصفحة.


شجرة الحياة حقيقية النواة من منظور النشوء والتطور العالمي

أحدث علم الوراثة الجزيئي ثورة في معرفتنا بشجرة الحياة حقيقية النواة. مع ظهور علم الجينوم ، ظهر نظام جديد لعلم الوراثة: علم الجينوميات. تستخدم هذه الطريقة محاذاة كبيرة من عشرات إلى مئات الجينات لإعادة بناء التاريخ التطوري. وقد أدى هذا النهج إلى حل العلاقات القديمة والمثيرة للجدل ، ولا سيما بين اللبنات الأساسية للشجرة (المجموعات الفائقة) ، وسمح بوضع سلالات أولية غامضة ولكنها مهمة في الشجرة لفهم تطور حقيقيات النوى. هنا ، أناقش إيجابيات وسلبيات علم التطور الوراثي ومراجعة المجموعات العملاقة حقيقية النواة في ضوء العمل السابق الذي وضع الأساس لوجهة النظر الحالية للشجرة ، بما في ذلك موضع الجذر. أختتم بتقديم صورة لتطور حقيقيات النوى ، وتلخيصًا لأحدث تقدم في تجميع الشجرة العالمية.

أنالا داعي للقول إن حقيقيات النوى متنوعة. النباتات والحيوانات والفطريات هم الممثلون الكاريزميون للمجال حقيقيات النوى في الحياة ، لكن هذه النظرة الضيقة لا تنصف التنوع حقيقية النواة. حقيقيات النوى المجهرية ، غالبًا أحادية الخلية والمعروفة باسم الطلائعيات ، تمثل الجزء الأكبر من معظم المجموعات الرئيسية ، في حين تقتصر الأنساب متعددة الخلايا على زوايا صغيرة على الشجرة العالمية لحقيقيات النوى. إذا كانت جميع حقيقيات النوى تمتلك هياكل محاطة بأغشية داخل الخلايا (العضيات) ، فقد تطور تنوع لا حصر له من الأشكال واستراتيجيات التغذية منذ نشأتها. يمكن للخلايا حقيقية النواة أن تتجول من تلقاء نفسها ، وتشكل في بعض الأحيان جحافل من الكائنات الحية ذات الحجم البيكو التي تعيش بحرية والتي تزدهر في المحيطات. يمكن أن تكون طفيليات أو متعايشات ، أو تتجمع بالمليارات في كائنات متعددة الخلايا شديدة التنظيم ومكتظة بإحكام. شغلت حقيقيات النوى كل مكانة بيئية على الأرض تقريبًا. يقوم البعض بجمع الطعام بنشاط من البيئة ، والبعض الآخر يستخدم البلاستيدات (البلاستيدات الخضراء) لاستخراج الطاقة من الضوء الذي يمكن للكثيرين التكيف مع الظروف المتغيرة عن طريق التبديل بين التغذية الذاتية والاستهلاك المفترس للفريسة عن طريق البلعمة. تُظهر حقيقيات النوى أيضًا قدرًا كبيرًا من التباين الجيني (Lynch and Conery 2003). على سبيل المثال ، تمتلك بعض الكائنات الأولية للأميبوزوان أضخم جينومات معروفة - أكبر بـ 200 مرة من تلك الموجودة لدى البشر (Keeling and Slamovits 2005). وعلى العكس من ذلك ، يمكن أن تحتوي الطفيليات الميكروبية على جينومات ذات حجم جرثومي مضغوط للغاية (Corradi et al. 2010). حتى أصغر من ذلك هي الجينومات النووية المتبقية (nucleomorphs) لما كان ذات يوم طحالب ميكروبية تعيش بحرية. في حوالي 500000 نيوكليوتيد وبالكاد تقوم بتشفير بضع مئات من الجينات ، فإن الأشكال النووية هي أصغر جينوم نووي على الإطلاق (دوغلاس وآخرون 2001 جيلسون وآخرون 2006 لين وآخرون 2007).

إدراكًا لهذا التنوع الكبير وبدفع من الرغبة في إقامة النظام ، حاول علماء الأحياء منذ فترة طويلة تجميع شجرة عالمية حقيقية النواة للحياة. إن شجرة النشوء والتطور التي تم حلها بالكامل بما في ذلك جميع الكائنات الحية ليست فقط الهدف النهائي للمنهجيات ، بل ستوفر أيضًا الأساس لاستنتاج اكتساب وتطور عدد لا يحصى من الشخصيات من خلال تاريخ الأنواع الميتة منذ فترة طويلة. لكن المحاولات المبكرة لحل شجرة حقيقية النواة ، والتي استند معظمها إلى مقارنات التشكل وأنماط التغذية ، واجهت تحديًا مستحيلًا لوصف بطريقة حساسة تطورية عالمًا يحدث فيه معظم التنوع بين الميكروبات الصغيرة. لعقود من الزمان ، خصصت كتب علم الأحياء حقيقيات النوى لكيانات تطورية تسمى "الممالك" حيث كان اللوردات هم الحيوانات والنباتات والفطريات (كوبلاند 1938 ويتاكر 1969 مارغوليس 1971). هذا لا يعني أن علماء الأحياء تجاهلوا الطلائعيات ، وقد تم الاعتراف بهم في الواقع كمملكة لأكثر من قرن (Haeckel 1866) ، ولكن تم اعتبار الطلائعيات كائنات حية "بسيطة" نشأت منها أنواع متعددة الخلايا أكثر تفصيلاً. على الرغم من أن هذه المقترحات المبكرة نجحت في التعرف على العديد من التجمعات الرئيسية ، مثل الحيوانات والنباتات ، إلا أنها كانت أقل نجاحًا في حل العلاقات بين المجموعات ، ومع الاستفادة من الإدراك المتأخر ، فشلت في حساب الطبيعة الجوهرية والمعقدة للخطوط الأولية. .


أشجار النشوء والتطور هي أساس علم الأحياء المقارن

في علم الأحياء ندرس الحياة على جميع مستويات التنظيم - من الجينات ، والخلايا ، والكائنات الحية ، والمجموعات السكانية ، والأنواع إلى الأقسام الرئيسية في الحياة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، لا يوجد جين أو كائن حي (أو وحدة أخرى للدراسة) يشبه تمامًا أي جين أو كائن حي آخر نحققه.

ضع في اعتبارك الأفراد في صف علم الأحياء الخاص بك. نحن نتعرف على كل شخص على أنه إنسان فردي ، لكننا نعلم أنه لا يوجد شخصان متشابهان تمامًا. إذا عرفنا شجرة عائلة الجميع بالتفصيل ، فسيكون التشابه الجيني لأي زوج من الطلاب أكثر قابلية للتنبؤ. سنجد أن الطلاب الأكثر ارتباطًا لديهم العديد من السمات المشتركة (من لون شعرهم إلى قابليتهم للإصابة بالأمراض أو مقاومتها). وبالمثل ، يستخدم علماء الأحياء الأنساب لإجراء المقارنات والتنبؤات حول السمات المشتركة عبر الجينات والسكان والأنواع.

تشكل العلاقات التطورية بين الأنواع ، كما هي ممثلة في شجرة الحياة ، أساس التصنيف البيولوجي. يقدر علماء الأحياء أن هناك عشرات الملايين من الأنواع على الأرض. حتى الآن ، ومع ذلك ، تم تصنيف حوالي 1.8 مليون نوع فقط - أي تم وصفها وتسميتها رسميًا. يتم اكتشاف أنواع جديدة طوال الوقت وتتم مراجعة تحليلات علم الوراثة ومراجعتها باستمرار ، لذا فإن معرفتنا بشجرة الحياة بعيدة عن الاكتمال. ومع ذلك ، فإن المعرفة بالعلاقات التطورية ضرورية لإجراء مقارنات في علم الأحياء ، لذا فإن علماء الأحياء يبنون سلالات لمجموعات ذات أهمية حسب الحاجة. يتيح لنا الإطار التطوري لشجرة الحياة إجراء العديد من التنبؤات حول السلوك ، والبيئة ، وعلم وظائف الأعضاء ، وعلم الوراثة ، ومورفولوجيا الأنواع التي لم تتم دراستها بالتفصيل بعد.

عندما يقارن علماء الأحياء الأنواع ، فإنهم يلاحظون السمات التي تختلف داخل مجموعة الاهتمام ويحاولون فهم متى تطورت هذه السمات. في كثير من الحالات ، يهتم المحققون بكيفية ارتباط تطور السمة بالظروف البيئية أو الضغوط الانتقائية. على سبيل المثال ، استخدم العلماء تحليلات علم الوراثة لاكتشاف التغيرات في جينوم فيروسات نقص المناعة البشرية التي تؤدي إلى مقاومة علاجات دوائية معينة. يوفر الارتباط بين تغيير جيني معين في فيروس نقص المناعة البشرية مع علاج معين فرضية حول تطور المقاومة التي يمكن اختبارها تجريبيًا.

يقال إن أي سمات مشتركة بين نوعين أو أكثر ورثت من سلف مشترك متماثل. قد تكون السمات المتشابهة أي سمات وراثية ، بما في ذلك تسلسل الحمض النووي ، وتركيب البروتين ، والتركيبات التشريحية ، وحتى بعض أنماط السلوك. على سبيل المثال ، تحتوي جميع الفقاريات الحية على عمود فقري ، كما فعلت الفقاريات الأسلاف. لذلك يعتبر العمود الفقري متماثلًا في جميع الفقاريات.


أنواع

شجرة مجذرة

شجرة النشوء والتطور المتجذرة (انظر الرسمين البيانيين في الأعلى) هي شجرة موجهة مع عقدة فريدة تقابل (عادةً ما تُحسب) أحدث سلف مشترك لجميع الكيانات الموجودة على أوراق الشجرة. الطريقة الأكثر شيوعًا لتأصيل الأشجار هي استخدام مجموعة خارجية غير مثيرة للجدل - قريبة بما يكفي للسماح بالاستدلال من بيانات السمات أو التسلسل الجزيئي ، ولكنها بعيدة بما يكفي لتكون مجموعة خارجية واضحة.

شجرة غير متجذرة

توضح الأشجار غير المتجذرة ارتباط العقد الورقية دون وضع افتراضات حول النسب. فهي لا تتطلب معرفة جذر الأجداد أو استنتاجه. [2] يمكن دائمًا إنشاء الأشجار غير المقطوعة من الجذور عن طريق حذف الجذر. على النقيض من ذلك ، يتطلب استنتاج جذر شجرة غير متجذرة بعض الوسائل لتحديد النسب. يتم ذلك عادةً عن طريق تضمين مجموعة خارجية في بيانات الإدخال بحيث يكون الجذر بالضرورة بين المجموعة الخارجية وبقية الأصناف في الشجرة ، أو عن طريق تقديم افتراضات إضافية حول المعدلات النسبية للتطور في كل فرع ، مثل تطبيق من فرضية الساعة الجزيئية. [3]

شجرة متفرعة

يمكن أن تكون كل من أشجار النشوء والتطور المتجذرة وغير المتجذرة إما متشعبة أو متعددة التشعبات ، وإما مصنفة أو غير مسماة. تحتوي الشجرة المتشعبة المتجذرة على سلالتين بالضبط ينشأان من كل عقدة داخلية (أي أنها تشكل شجرة ثنائية) ، وتتخذ الشجرة غير المتشعبة شكل شجرة ثنائية غير متجذرة ، وهي شجرة حرة بها ثلاثة جيران بالضبط في كل عقدة داخلية. في المقابل ، قد يكون للشجرة متعددة الجذور أكثر من طفلين في بعض العقد وقد تحتوي الشجرة متعددة الأشكال غير المتجذرة على أكثر من ثلاثة جيران في بعض العقد. تحتوي الشجرة المصنفة على قيم محددة مخصصة لأوراقها ، بينما الشجرة غير المسماة ، والتي تسمى أحيانًا شكل الشجرة ، تحدد الهيكل فقط. يعتمد عدد الأشجار الممكنة لعدد معين من العقد الورقية على النوع المحدد من الشجرة ، ولكن هناك دائمًا أكثر من تعدد التشعبات من الأشجار المتفرعة ، وأكثر توصيفًا من الأشجار غير المسماة ، وأكثر جذرًا من الأشجار غير المقطوعة. التمييز الأخير هو الأكثر صلة بيولوجيًا لأنه ينشأ لأن هناك العديد من الأماكن على شجرة غير مجذرة لوضع الجذر. بالنسبة للأشجار المنقسمة المسمى ، هناك:

إجمالي الأشجار غير المتجذرة ، حيث يمثل n عدد العقد الورقية. من بين الأشجار المتشعبة المسمى ، عدد الأشجار غير المقطوعة بأوراق n يساوي عدد الأشجار الجذور بأوراق n-1. [4]

أنواع الأشجار الخاصة

  • مخطط الشجرة هو مصطلح واسع للتمثيل التخطيطي لشجرة النشوء والتطور.
  • مخطط cladogram هو شجرة النشوء والتطور التي تم تشكيلها باستخدام أساليب cladistic. لا يمثل هذا النوع من الشجرة سوى نمط متفرع ، أي أن امتدادات الفروع لا تمثل الوقت أو المقدار النسبي لتغير الشخصية.
  • إن phylogram هو شجرة نسالة لها فروع تتناسب مع مقدار تغيير الشخصية.
  • الكرونوغرام هو شجرة النشوء والتطور التي تمثل بشكل صريح الزمن التطوري خلال فروعها.
  • مخطط المغزل (غالبًا ما يُطلق عليه اسم Romerogram بعد عالم الحفريات الأمريكي ألفريد رومر) هو تمثيل لتطور ووفرة الأنواع المختلفة عبر الزمن.
  • Dahlgrenogram هو رسم تخطيطي يمثل مقطعًا عرضيًا لشجرة النشوء والتطور
  • لا تعتبر شبكة النشوء والتطور شجرة بالمعنى الدقيق للكلمة ، بل هي رسم بياني أكثر عمومية ، أو رسم بياني لا دوري موجه في حالة الشبكات المتجذرة. يتم استخدامها للتغلب على بعض القيود الملازمة للأشجار.

مجردة رسومية

Xiaolu Tang حاصل على دكتوراه. مرشح في المعلوماتية الحيوية في كلية علوم الحياة ، جامعة بكين ، الصين. حصلت على درجة البكالوريوس من جامعة Northwest A & ampF في عام 2017. وتشمل اهتماماتها البحثية تطور الجينومات الفيروسية والتنظيم الترجمي لحقيقيات النوى.

Ruochen Ying حاصل على درجة الدكتوراه. مرشح في المعلوماتية الحيوية في كلية علوم الحياة ، جامعة بكين ، الصين. حصلت على درجة البكالوريوس من جامعة Zhejiang في عام 2019. وتشمل اهتماماتها البحثية تنظيم الجينات الصغيرة بوساطة الحمض النووي الريبي وتطور الجينومات الفيروسية.

شينمين ياو حاصلة على درجة الدكتوراه. مرشح في المعلوماتية الحيوية في كلية علوم الحياة ، جامعة بكين ، الصين. حصلت على درجة البكالوريوس من جامعة بكين في عام 2018. وتشمل اهتماماتها البحثية الصراعات داخل الجينوم للعناصر الأنانية وتطور فيروس SARS-CoV-2.

Wenjie Tan هو أستاذ في المعهد الوطني لمكافحة الأمراض الفيروسية والوقاية منها ، المركز الصيني لمكافحة الأمراض والوقاية منها (China CDC). حصل على الدكتوراه. حصل على درجة البكالوريوس في الأكاديمية الصينية للطب الوقائي في يوليو 1998. وفي عام 2008 ، أصبح رئيسًا لمركز التكنولوجيا الحيوية لطوارئ الأمراض الفيروسية في الصين CDC. يركز اهتمامه البحثي الحالي على بيولوجيا مسببات الأمراض وعلم المناعة لفيروسات كورونا البشرية (بما في ذلك SARS-CoV و SARS-CoV-2 و MERS-CoV) وغيرها من الأمراض الفيروسية الناشئة.

يابينج تشانغ أستاذ ومحقق رئيسي في التطور الجزيئي وتنوع الجينوم ، معهد كونمينغ لعلم الحيوان ، الأكاديمية الصينية للعلوم. تشمل اهتماماته البحثية علم الوراثة الجزيئي والتنوع البيولوجي وأصل الحيوانات الأليفة والانتقاء الاصطناعي وتنوع الجينوم وتطوره.


شجرة السلالات البشرية عبر الإنترنت - علم الأحياء

رؤية أرسطو لسلسلة عظيمة من الوجود ، أعلاه. نحن نعلم الآن أن هذه الفكرة غير صحيحة.

عدة مرات في الماضي ، ألزم علماء الأحياء أنفسهم بفكرة خاطئة مفادها أن الحياة يمكن تنظيمها على سلم من الكائنات الحية الأدنى إلى الأعلى. تكمن هذه الفكرة في قلب سلسلة الوجود العظيمة لأرسطو (انظر إلى اليمين).

وبالمثل ، من السهل إساءة تفسير الأنساب على أنها تعني ضمنيًا أن بعض الكائنات الحية أكثر "تقدمًا" من غيرها ، ومع ذلك ، فإن السلالات لا تعني هذا على الإطلاق.

في هذا التطور المبسط للغاية ، حدث حدث انتواع أدى إلى سلالتين. قاد أحدهما إلى طحالب اليوم والآخر أدى إلى السرخس والصنوبر والورد. منذ حدث الانتواع هذا ، كان لكل من السلالتين مقدار متساوٍ من الوقت للتطور. لذلك ، على الرغم من أن الطحالب تتفرع مبكرًا على شجرة الحياة وتشترك في العديد من الميزات مع سلف جميع النباتات البرية ، فإن أنواع الطحالب الحية ليست أسلافًا لنباتات برية أخرى. كما أنهم ليسوا أكثر بدائية. الطحالب هم أبناء عمومة النباتات البرية الأخرى.

لذلك عند قراءة سلالة ، من المهم أن تضع في اعتبارك ثلاثة أشياء:

  1. فقط لأننا نميل إلى قراءة الأنساب من اليسار إلى اليمين ، فليس هناك ارتباط بمستوى "التقدم".
  1. بالنسبة لأي حدث انتواع في نسالة ، فإن اختيار السلالة التي تذهب إلى اليمين وأيها تذهب إلى اليسار أمر تعسفي. الأنساب التالية متكافئة:

المفاهيم الخاطئة عن البشر
النقاط المذكورة أعلاه تسبب معظم المشاكل عندما يتعلق الأمر بالتطور البشري. يبدو سلالة الأنواع الحية الأكثر ارتباطًا بنا كما يلي:

من المهم أن تتذكر ما يلي:

    لم يتطور البشر من الشمبانزي. البشر والشمبانزي هم أبناء عمومة تطوريون ويشتركون في سلف مشترك حديث لم يكن شمبانزيًا ولا بشريًا.


أساليب

مادة

تم جمع الجزء الأكبر من العينات خلال الرحلات الميدانية ويتكون من أنسجة عضلية أو مشابك زعنفة ، على التوالي. يهدف أخذ العينات إلى تغطية الأنساب البعيدة الرئيسية مع التركيز على Clupeocephala حيث تعمل كل من Neoteleosts و elopomorphs و osteoglossmorphs كمجموعة خارجية. يرجى الاطلاع على الملف الإضافي 1: الجدول S1 للحصول على نظرة عامة على العينات التي تم تحليلها.

أساليب

تصميم الطعم

لاسترداد مخططات لتسلسل الطُعم ، استخدمنا المورد عبر الإنترنت Evolmarkers [66 ، 67] للبحث عن مواقع exon المفترضة لتقويم العظام في الجينومات المرجعية المتاحة للجمهور. في الخطوة الأولى ، بحثنا في جينوم سمكة الحمار الوحشي ، دانيو ريريو (Cypriniformes) ، لمواقع نسخة واحدة باستخدام بلاست مستقل [34]. في الخطوة الثانية ، تم تفجير النتائج لاحقًا [34] ضد المزيد من جينومات الأسماك العظمية المتاحة ، في وقت تصميم الطُعم الذي يشتمل على أنغيلا أنغيلا, لاتيبس اوريزيا, تتراودون نيجروفيريديس, Lepisosteus oculatus, جادوس مورهوا, Gasterosteus aculeatus و Oreochromis niloticus. أخيرًا ، تم استخدام تسلسلات exon مع إصابة واحدة بلاست [34] في جميع الجينومات التي تم تحليلها لتصميم الطُعم. تم تصنيع طعوم RNA المخصصة بواسطة Arbor Biosciences (آن أربور ، ميشيغان ، الولايات المتحدة الأمريكية) بطول 120 نيوكليوتيد و 60 نيوكليوتيد متداخلة بعد أطوال تسلسل الحشو التي يبلغ مجموعها 39،049 طعومًا غير مفلترة بكثافة تبليط مرنة 2 ×. بعد إزالة جميع الطعوم بأي تسلسل مقنع ، تم وضع 38318 طعمًا في الإنتاج.

إعداد المكتبة

تم استخراج الحمض النووي الجينومي من عينات الأنسجة المدرجة في الملف الإضافي 1: الجدول S1 باستخدام مجموعة Machery & amp Nagel للدم والأنسجة®. تم قياس محتوى الحمض النووي للشذبة النهائية باستخدام مقياس التألق Qbit® (تقنيات الحياة) بتطبيق مجموعة واسعة النطاق. بعد ذلك ، تم استخدام 130 ميكرولتر بتركيز لا يقل عن 3 نانوغرام / ميكرولتر من الحمض النووي لقص الحمض النووي إلى

500 نقطة أساس باستخدام Covaris® Sonicator. تم التحقق من نجاح القص باستخدام الرحلان الكهربائي للهلام. تستند الخطوات التالية لإنشاءات مكتبة Illumina (Illumina، Inc.، San Diego، CA) إلى Li et al. [68] وتشتمل على خطوة اختيار الحجم للأجزاء و gt 500 bp ، وإصلاح الأطراف غير الحادة باستخدام البوليميراز ، وربط المحول ، والتعبئة والتضخيم النهائي للمكتبات باستخدام مجموعة تضخيم مكتبة KAPA®. تم قياس محتوى الحمض النووي للمكتبات باستخدام مقياس التألق Qbit® الذي يستخدم مجموعة عالية الحساسية وتم فحصه مرة أخرى باستخدام الرحلان الكهربائي الهلامي للتحقق من توزيع حجم الأجزاء.

التقاط الهدف

لأداء التقاط الهدف interordinal ، كانت المكتبات المضخمة من الخطوة 2.2 بمثابة نقطة انطلاق للإثراء الهجين. تتبع جميع الخطوات البروتوكول المنصوص عليه في Li et al. [68]. تلخيصًا ، يتم تهجين أجزاء المكتبة إلى طعوم RNA ، ويتم غسل الأجزاء المتبقية والأجزاء المهجنة عن غير قصد. أثناء التهجين ، يمنع حظر oligos المحول إلى ربط المحول ، بينما يعمل DNA cot البشري على تجنب العناصر المتكررة للتسبب في ارتباط غير محدد. طبقنا تهجينًا مع انخفاض درجة حرارة التهجين من 65 درجة إلى 50 درجة مئوية في خطوات من 11 ساعة بإجمالي 36 ساعة من التهجين. يتم تضخيم المكتبة الملتقطة مرة أخرى ، واختيار الحجم [69] واستخدامها كنقطة انطلاق لجولة ثانية من الالتقاط ، والتي تبين أنها تزيد من عدد الجينات الملتقطة [68 ، 70].

أثناء خطوة التضخيم النهائية ، يتم تنفيذ مؤشرات التسلسل الفردية على المحولات مما يسمح بإلغاء تعدد إرسال القراءات بعد التسلسل على أجهزة Illumina MiSeq®. لقد كنا نهدف إلى تغطية متوسطة تبلغ 6.6 مليون قراءة زوجية 250 قراءة أساسية لكل عينة.

تحليل البيانات

استعادة محاذاة تسلسل إكسون لمواقع إعلامية نسبيًا

تم فحص قراءات التسلسل أولاً للتأكد من جودتها واستبعدت قراءات منخفضة الجودة من التحليل الإضافي بقيمة حدية قدرها 20. تم اقتطاع المحولات من القراءات باستخدام Trimgalore مقابل 03.07 [71 ، 72]. بعد ذلك ، اتبعنا خط أنابيب التحليل المقدم لبيانات التقاط الهدف في Yuan et al. [37]. يتم البحث في القراءات المقتطعة أولاً عن تسلسلات مكررة ، والتي تتم إزالتها لاحقًا. لذلك ، تتم مقارنة أول 20 نقطة أساس من كلتا القراءتين ، إذا كانت متطابقة ، تتم إزالتها. في الخطوة التالية ، يتم تفجير القراءات [34] ضد تسلسل الطعم لفرز القراءات في صناديق الجينات المقابلة. بعد ذلك ، يقرأ من جديد مجمعة في contigs باستخدام Trinity vers. 2.2.0 [73]. يتم بعد ذلك فصل contigs الإخراج إلى مجلدات تحتوي على واحد أو أكثر من contig واحد. حيث كان Trinity ينشئ أكثر من تسلسل كونتيج واحد ، تم استخدام Geneious® R7 لتجميع عدة contigs في محاولة لإنشاء تسلسلات متواصلة أطول. لاسترداد أفضل التسلسلات لكل جين مقارنة بتسلسلات الطُعم (كانت تسلسلات الاستعلام هي تسلسلات الطُعم المشتقة من دانيو ريريو الجينوم) ، توقعنا إطار كل تسلسل استعلام باستخدام برنامج نصي بيثون مخصص (التنبؤ. بعد ذلك ، تمت ترجمة contigs إلى أحماض أمينية. تم تفجير جميع contigs بشكل متبادل ضد تسلسل الاستعلام للتحقق من وجود متماثلات ، أي تم استبعاد contigs الذي يظهر أفضل انفجار تم ضربه من المنطقة المستهدفة من خطوات تحليلية أخرى. نظرًا لأننا نقوم بالتقاط الهدف على المستوى التراتبي ، فإن معدل فقد الجينات أو الازدواجية غير معروف ، وبالتالي فإن جينات النسخة المفردة المحددة في Evolmarkers [66 ، 67] ليست بالضرورة نسخة مفردة في الأصناف البعيدة نسبيًا. لذلك ، تم استبعاد contigs ، الذي لم يجتاز فحص الانفجار المتبادل ، من التحليلات الإضافية. أخيرًا ، تم دمج متواليات إدخال intron وترجمت لاحقًا إلى أحماض أمينية. استخدمنا نصوص Perl مخصصة لمحاذاة دفعة كل ملف حاوية جينات يحتوي على جميع الأصناف الملتقطة وتسلسل الطعم باستخدام MAFFT [74 ، 75]. نظرًا لأن التلوث المتبادل يمثل مشكلة في مجموعات بيانات NGS (على سبيل المثال [76]) ، فقد تم التحقق من التلوث المتبادل المحتمل باستخدام برنامج perl-script مخصص [39] ، والذي يستخدم مسافات p محسوبة من محاذاة مواقع فردية ومعلومات عن مجموعات الأصناف المفترضة تكون وثيقة الصلة. ثم تتم مقارنة هذه الأنواع ذات الصلة البعيدة. يشار إلى التلوث المتبادل المحتمل من خلال مسافات p صغيرة للغاية (تساوي أو تقل عن 0.002) بين الأصناف ذات الصلة البعيدة (ملف إضافي 1: الجدول S2). على الرغم من أن المسافة p بين المواقع المحفوظة يمكن أن تكون صغيرة للغاية بين الأصناف ذات الصلة البعيدة ، إلا أن الحفظ لا يمكن أن يكون في كل مكان بين جميع المواقع. وبالتالي ، لا يوجد تلوث متبادل بين زوج من الأصناف ، إذا كانت النسبة المئوية للتلوث المتبادل المحتمل بينهما بين جميع المواقع منخفضة للغاية. بعد ذلك ، تم تسلسل موضع واحد تم تنظيفه باستخدام Geneious® R7. تم فحص التسلسلات المتسلسلة بحثًا عن المواقع الأكثر إفادة من حيث النشوء والتطور باستخدام برنامج Matrix Reduction [35] ، والذي يعتمد على التماثل المحسوب للمواضع الفردية [36]. بعد استخراج 838 موقعًا أكثر إفادة [39] ، استخدمنا نصوص Perl مخصصة لمحاذاة كل ملف حاوية جينات يحتوي على جميع الأصناف التي تم التقاطها وتسلسل الطعم باستخدام MAFFT [74 ، 75]. كتحقق إضافي لعلم تقويم العظام ، تم تحليل 838 موقعًا تم تحديده باستخدام برنامج تقليل المصفوفة باستخدام Orthograph مقابل. 0–6–3-1 [38] والنص المخصص reblast.pl (ملف إضافي 1: الجدول S3). بتطبيق النهج الأخير ، تم حذف أربعة مواقع أخرى من مجموعة البيانات. أخيرًا ، تم استبعاد خمسة مواضع لأنها تحتوي على أقل من أربعة متواليات.

تحليلات النشوء والتطور

مجموعات البيانات المتسلسلة

تم إجراء التسلسل في Geneious R7 على 829 موقعًا إعلاميًا علميًا مقترحًا من تحليل MARE [35 ، 36] (ملف إضافي 1). قمنا بتحليل مجموعتي بيانات ، أي محاذاة الأحماض الأمينية وكذلك محاذاة الحمض النووي. للعثور على أفضل الأقسام المناسبة لمجموعات البيانات المتسلسلة ، يمكنك العثور على Partition finder vers. تم استخدام 2.1.1 [40،41،42]. تم إجراء تحليل النشوء والتطور على أساس الاحتمالية القصوى في RAxML مقابل. 8.2.4 [42] يتضمن أفضل أنظمة التقسيم الملائمة. كانت إعدادات RAxML [42] تطبق نموذج الاستبدال GTR GAMMA. تم إيقاف Bootstrapping تلقائيًا [77] باستخدام خوارزمية تسلق التل السريع.

كبديل ، قمنا بحساب شجرة النشوء والتطور باستخدام استدلال بايزي بتطبيق عملية CAT dirichlet [78 ، 79] المطبقة في PhyloBayes مقابل. 4.1 ج [43]. تم تشغيل سلسلتين على التوازي وفحص التقارب باستخدام البرامج النصية tracecomp و bpcomp المتوفرة في PhyloBayes.

تم إجراء جميع التحليلات المذكورة أعلاه في CIPRES [80].

تحليل الاندماج

للمقارنة بين السلالات المحسوبة من مجموعة البيانات المتسلسلة والنهج القائم على الاندماج ، أجرينا أيضًا عمليات بحث شجرية ذات احتمالية قصوى على محاذاة مواقع الحمض النووي والأحماض الأمينية الفردية باستخدام RAxML [42] دفعة واحدة للحصول على مجموعة من أشجار الجينات من كل من الأحماض الأمينية ومجموعات بيانات الحمض النووي. تم استخدام هذه لاحقًا لتقدير شجرة الأنواع في ASTRAL vers. 4.10.12 [44].

حساب اليقين شجرة وإجراء اختبار AU

قمنا بحساب قيم اليقين الداخلي (IC / ICA) ويقين الشجرة (TC / TCA) [45 ، 46] من أشجار الجينات الجزئية من أشجار الجينات الموضحة من تحليل الاندماج كما تم تنفيذه في RAxML [42 ، 47] باستخدام أفضل شجرة ناتجة من تحليل الاحتمالية القصوى لمحاذاة الأحماض الأمينية المتسلسلة وأفضل تقسيم. تم استخدام هذه الخطوة لتقييم التنافر بين الأشجار.

لاختبار الاختلافات الكبيرة بين أشجار الأنواع والأشجار المتشعبة بالكامل بناءً على المحاذاة المتسلسلة ، أجرينا اختبار AU في CONSEL [48،49،50،51].

مادة المقارنة المورفولوجية

عينة جمع نظيفة ومزدوجة البقع:

العظم اللساني. Osteoglossidae: العظم اللساني bicirrhosum (كوفييه ، 1829): DMM IE / 11035 ، 95.5 ملم SL.

Elopiformes. Elopidae: Elops senegalensis ريجان ، 1909: DMM IE / 11008 ، 61.3 ملم SL.

كلوبيفورميس. حالة الترقب: 3 دنتيسيبس كلوبويدس كلاوسن ، 1959: DMM IE / 11417 ، IE11420 ، 29.2-41.1 ملم SL. كلوبيا هارينغوس Linnaeus ، 1758: DMM IE / 11.029 83.1 ملم SL.

Alepocephaliformes. Alepocephalidae: حلب ذو لونين ألكوك ، 1891: DMM IE / 9602 ، 192 ملم SL ، Xenodermichthys copei (جيل ، 1884) DMM IE / 10190 ، 110.1 ملم SL. Platytroctidae: 5 هولتبيرنيا أنومالا كريفت ، 1980: DMM IE / 10079 ، IE 10079 ، IE 6145 ، IE 4885 ، 55.99 ملم - 144.4 ملم SL موليسيا أرجيبالا Matsui & amp Rosenblatt ، 1979: DMM IE / 10459 ، 115.6 ملم SL. نورميتشثيس اوبروسوس بار ، 1951 ، DMM IE / 11040 ، 97.1 ملم SL سيرسيا كوفويدي Parr 1937: DMM IE / 10191 ، 117.6 ملم SL.

Gonorynchiformes. Gonorynchidae: Gonorynchus يختصر Temminck & amp Schlegel، 1846، DMM IE / 11730، 84،2 mm SL Chanidae: تشانوس (Forsskl ، 1775): DMM IE / 11010 ، 72.18 ملم SL Kneridae: Kneria stappersii بولنجر ، 1915, DMM IE / 12025 ، 26.4 ملم SL.

سيبرينيفورميس. Cyprinidae: 2 Dawkinsia tambraparniei (سيلاس ، 1954): DMM IE / 12072 ، 27.8 ملم SL ، 28.6 ملم SL.

الأرجنتيني. الأرجنتينية: صوامع الأرجنتين (أسكانيوس ، 1775): DMM IE / 11033 ، 103.2 ملم SL Bathylagidae: Bathylagus euryops Goode & amp Bean ، 1896: DMM IE / 11034 ، 96.3 ملم SL.

Osmeriformes. Osmeridae: Osmerus eperlanus (لينيوس ، 1758) ، DMM IE / 11090 ، 36.5 ملم SL.

السالمونيفورم: Thymallidae: الزعتر الزعتر (لينيوس ، 1758) DMM IE / 11820 ، 99.5 ملم SL.

تم مسح العينات وبقع مزدوجة بعد [81 ، 82]. تم نقل العينات إلى 98٪ من الإيثانول. بعد ذلك ، تم تلوين الغضروف بأزرق أليكان في 1: 4 حمض أسيتيك ومحلول إيثانول لمدة 48 ساعة كحد أقصى. بعد ذلك ، تم نقل العينات عن طريق انخفاض تركيز الكحول في محلول الهضم مع التربسين. بمجرد إزالة العينات ، تم التخلص من تصبغ الجلد بواسطة حمام مبيض بمحلول هيدروكسيد البوتاسيوم وإضافة بيروكسيد الهيدروجين. في وقت لاحق ، كانت العظام ملطخة بالأليزارين الأحمر. أخيرًا ، تم نقل العينات إلى الجلسرين لزيادة الشفافية.

تم تصوير الأجزاء التي تم تشريحها باستخدام Canon EOS 50D مع عدسة Sigma 105 mm وبرنامج EOS Utility 3.0 (Canon). تم تكديس الصور للحصول على صور تركيز متقدمة وممتدة باستخدام برنامج Helicon Focus 6. تم تحرير الصور في GIMP 2.8 وتم تجميعها في Inkscape 0.92.1.


الحواشي

↵ 1 العنوان الحالي: معهد MRC Weatherall للطب الجزيئي ، مستشفى جون رادكليف ، جامعة أكسفورد ، أكسفورد OX3 9DS ، المملكة المتحدة.

↵ 2 O.G.P. و S.H.K. المساهمة بشكل متساو في هذا العمل.

مساهمات المؤلف: K.B.H. و G.L. و O.G.P. و S.H.K. بحث مصمم K.B.H. أجرى بحث K.B.H. و J.A.V.H. ساهم في الكواشف الجديدة / الأدوات التحليلية K.B.H. و J.Q.Z. البيانات التي تم تحليلها و K.B.H. و G.L. و O.G.P. و S.H.K. كتب الورقة.

يعلن المؤلفون أي مصلحة متنافسة.

هذه المقالة هي تقديم PNAS المباشر. S.D.B. محرر ضيف تمت دعوته من قبل هيئة التحرير.

ترسيب البيانات: تم إيداع نصوص هذا العمل في Zenodo (https://doi.org/10.5281/zenodo.3479844).

يتم توزيع مقالة الوصول المفتوح هذه بموجب ترخيص Creative Commons Attribution License 4.0 (CC BY).


المواد والأساليب

مجموعة بيانات الجينوم MTBC

قمنا بتنزيل 12886 جينومًا تم نشره مسبقًا ويمكن الوصول إليه من مستودع أرشيف القراءة المتسلسل (SRA) بحلول ديسمبر 2017 كما في (Menardo et al. ، 2018). لزيادة تمثيل م. بوفيس أضفنا إلى مجموعة البيانات هذه م. بوفيس جينومات من مواقع جغرافية مختلفة (Trewby et al. ، 2016 Crispell et al. ، 2017 Malm et al. ، 2017) (الجدول التكميلي S1). بعد رسم الخرائط واستدعاء المتغيرات (انظر أدناه) ، تعدد الأشكال النشوء والتطور كما في Steiner et al. تم استخدام (2014) لتصنيف الجينومات إلى MTBC المتكيف مع الإنسان إذا كانت تنتمي إلى سلالات 1 & ​​# x20137 وإذا لم تكن كذلك ، إلى غير بشرية (يشار إليها فيما بعد بـ & # x201Canimal & # x201D) MTBC. تم استخدام جميع الجينومات التي تم تحديدها على أنها MTBC الحيوانية ، وكذلك تلك المصنفة على أنها L5 أو L6 ، لتحليل المصب. علاوة على ذلك ، قمنا حديثًا بتسلسل أربعة M. orygis الجينومات المعزولة في أستراليا في المرضى من أصل جنوب آسيا (Lavender et al. ، 2013) ، اثنان من جينومات dassie bacillus معزولة من اثنين من Hyrax تم استيرادهما من جنوب إفريقيا إلى كندا (Cousins ​​et al. ، 1994 Mostowy et al. ، 2004) ، ثمانية M. ميكروتي معزولة عن الخنازير البرية في إيطاليا (Boniotti et al. ، 2014) ، اثنان م. بوفيس سلالات معزولة من مرضى في سويسرا وواحد M. caprae من أصل غير معروف (الجدول التكميلي S1). لتحليل المصب ، اخترنا الجينومات المنشورة في (Comas et al. ، 2013) كممثلين لـ MTBC البشرية الأخرى ، مع إعطاء إجمالي 851 جينومًا مستخدمة في هذه الدراسة (الجدول التكميلي S1). تم التعامل مع جميع العزلات في مرافق BSL3.

الثقافة البكتيرية واستخراج الحمض النووي وتسلسل الجينوم الكامل

The MTBC isolates were grown in 7H9-Tween 0.05% medium (BD) 녀 mM sodium pyruvate. We extracted genomic DNA after harvesting the bacterial cultures in the late exponential phase of growth using the CTAB method (Belisle and Sonnenberg, 1998). Sequencing libraries were prepared using NEXTERA XT DNA Preparation Kit (Illumina, San Diego, CA, United States). Multiplexed libraries were paired-end sequenced on an Illumina HiSeq2500 instrument (Illumina, San Diego, CA, United States) with 151 or 101 cycles at the Genomics Facility of the University of Basel. في حالة M. ميكروتي isolates, DNA was obtained using the QIAamp DNA mini kit (Qiagen, Hilden, Germany). Libraries were also prepared with the NEXTERA XT DNA Preparation Kit and sequenced on an Illumina MiSeq using the Miseq Reagent Kit v2, 250-cycle paired-end run (Illumina, San Diego, CA, United States).

Bioinformatics Analysis

Mapping and Variant Calling of Illumina Reads

The obtained FASTQ files were processed with Trimmomatic v 0.33 (SLIDINGWINDOW: 5:20) (Bolger et al., 2014) to clip Illumina adaptors and trim low quality reads. Reads shorter than 20 bp were excluded from the downstream analysis. Overlapping paired-end reads were merged with SeqPrep v 1.2 (overlap size = 15) 1 . We used BWA v0.7.13 (mem algorithm) (Li and Durbin, 2010) to align the reads to the reconstructed ancestral sequence of MTBC obtained as reported (Comas et al., 2010). There is no reconstruction available for an ancestral MTBC chromosome and thus the chromosome coordinates and the annotation used is that of H37Rv (NC_000962.3). Duplicated reads were marked by the Mark Duplicates module of Picard v 2.9.1 2 and excluded. To avoid false positive calls, Pysam v 0.9.0 3 was used to exclude reads with alignment score lower than (0.93 ∗ read_length)-(read_length ∗ 4 ∗ 0.07), corresponding to more than 7 miss-matches per 100 bp. SNPs were called with Samtools v 1.2 mpileup (Li, 2011) and VarScan v 2.4.1 (Koboldt et al., 2012) using the following thresholds: minimum mapping quality of 20, minimum base quality at a position of 20, minimum read depth at a position of 7x and without strand bias. Only SNPs considered to have reached fixation within an isolate were considered (at a within-isolate frequency of �%). Conversely, when the SNP within-isolate frequency was �%, the ancestor state was called. Mixed infections or contaminations were discarded by excluding genomes with more than 1000 variable positions with within-isolate frequencies between 90 and 10% and genomes for which the number of within-isolate SNPs was higher than the number of fixed SNPs. Additionally, we excluded genomes with average coverage lower than 15x (after all the referred filtering steps). All SNPs were annotated using snpEff v4.11 (Cingolani et al., 2012), in accordance with the مرض السل H37Rv reference annotation (NC_000962.3). SNPs falling in regions such as PPE and PE-PGRS, phages, insertion sequences and in regions with at least 50 bp identities to other regions in the genome were excluded from the analysis (Stucki et al., 2016). SNPs known to confer drug resistance as used in Steiner et al. (2014) were also excluded from the analysis. For all animal MTBC genomes customized scripts in Python were used to calculate mean coverage per gene corrected by the size of the gene. Gene deletions with respect to the reference genome H37Rv were determined as regions with no coverage to the reference genome. We used those gene deletions to make correspondences with previously described regions of difference without identifying the exact limits of the different RD. To identify deletions of regions and genes absent from the chromosome of H37Rv (e.g., RD900), the unmapped reads resultant from the above described mapping procedure to H37Rv were obtained with Samtools v 1.2, mapped with reference to M. canettii (SRX002429) and annotated using as reference NC_015848, following the same steps described above (Supplementary Figure S1). We also recovered the unmapped reads from one representative of each human MTBC lineage and followed the same procedure (Supplementary Figure S1).

Phylogenetic Reconstruction

All 851 selected genomes were used to produce an alignment containing only polymorphic sites. This alignment was obtained using customized Python scripts and contained all polymorphic positions with no more than 50% of missing calls within the 851 genomes. The alignment was used to infer a Maximum likelihood phylogenetic tree using the MPI parallel version of RaxML (Stamatakis, 2006). The model GTR implemented in RAxML was used, and 1,000 rapid bootstrap inferences followed by a thorough maximum-likelihood search (Stamatakis, 2006) was performed in CIPRES (Miller et al., 2010). The best-scoring Maximum Likelihood topology is shown. The phylogeny was rooted using M. canettii. The topology was annotated using the package ggtree (Guangchuang et al., 2017) from R Core Team (2018)) and Adobe Illustrator CC. Taxa images were obtained from http://phylopic.org/. To remove redundancy and obtain a more even representation of the different MTBC groups for analysis of population structure and genetic diversity, we applied Treemer (Menardo et al., 2018) with the stop option -RTL 0.95, i.e., keeping 95% of the original tree length. The resulting reduced dataset was used for further analysis.

Population Structure and Genetic Diversity

Population structure was evaluated using Principal Component Analysis (PCA) based on SNP alignments using the R package adegent (Jombart, 2008). Genetic diversity was measured as raw pair-wise SNP differences within each MTBC lineage and ecotype if there were more than four genomes from a different geographic location, and as mean nucleotide diversity per site π using the R package قرد (Paradis et al., 2004). π was calculated as the mean number of pair-wise mismatches among a set of sequences divided by the total length of queried genome in base pairs which comprise the total length of the genome after excluding repetitive regions (see above), equation 4.21 in Hartl and Clarck (2006). Confidence intervals for π were obtained by bootstrapping (1000 replicates) by re-sampling with replacement the nucleotide sites of the original alignments of polymorphic positions using the function عينة in R Core Team (2018)). Lower and upper levels of confidence were obtained by calculating the 2.5th and the 97.5th quantiles of the π distribution obtained by bootstrapping (Nakagawa and Cuthill, 2007).


Online phylogenetic tree of human lineages - Biology

Harvard biologist and writer Stephen Jay Gould believes there is no prescribed hierarchy of life evolution wanders aimlessly, and is as likely to go down as up. Therefore, he has said that the tree of life is a low bush.

The art of drawing such trees has become more scientific, it is claimed, because now the actual sequences of genes can be compared. It is logical to hold that the more similar genes are, the more closely related are the organisms that carry them. Thus the gene for the RNA in the smaller unit of the ribosome, a gene all cells carry, has been sequenced for many species and used to draw a mathematical tree of life like the one at left.

Work like this has been under way since at least 1977 (1). Carl Woese of the University of Illinios at Urbana Champaign is a pioneer of the new method. He first proposed that archaebacteria are different enough to warrant the recognition of a new third domain called archaea. This proposal became widely accepted by about 1996 it is corroborated by several lines of evidence, not just the sequence of one gene (2).

But, promising as the new method is, it turns out to be flawed from the Darwinian perspective. The problem is that when different genes are used to draw the tree, different trees result. This problem is explained if evolution makes extensive use of genes that are transfered horizontally, as in Cosmic Ancestry, instead of only vertically, as in Darwinism. Horizontal gene transfer produces complex trees with criss-crossing branches (3), instead of simple, fan-shaped trees.

Furthermore, Cosmic Ancestry holds that without the benefit of new genetic programs acquired by horizontal transfer, evolution would go only sideways or downhill, and the tree of life would be a hanging plant. In order for life to ascend the tree — for genuine improvements to evolve — new genetic programs must be supplied. These new programs could be resident already within life somewhere, as silent DNA. Perhaps the expression of these programs was impossible until other biological or environmental developments were complete. Or, the genetic programs could possibly be new arrivals, delivered in the same manner as life on Earth originally was. They could be carried here by bacterial spores, or they could possibly arrive in viruses. Both spores and viruses could be delivered by meteorites directly to the Earth's surface, or descend through the atmosphere as dust. After arrival, the new genetic programs could be installed and transferred laterally by viruses or other methods now becoming understood. However new programs are installed, evolution can only climb the tree of life when new genetic programs are expressed for the first time, according to Cosmic Ancestry.

This evolutionary process would give the the tree of life aspects of a spruce, with branches that hang slightly downward. Darwinian evolution can enable life to explore a given level of the canopy, because it is not higher than its connection to the trunk. But in order for life to climb the tree to a higher level, new genetic programs are required — which mutation and recombination alone cannot supply. When they are supplied, a major advance may ensue. Thus, by cosmic ancestry, the problem of punctuated equilibrium is also resolved.

A consequence of this reasoning is that life on Earth can have descended only from life elsewhere that was at least as highly evolved as it is here.

What'sNEW

The past, present and future of the tree of life by Cédric Blais and John M. Archibald, Current Biology , 2 Apr 2021.
Illuminating the first bacteria by Laura A. Katz, Science , 07 May 2021. . there is room for alternative methods and innovation to encompass both vertical and lateral inheritance.
Viruses are essential agents within the roots and stem of the tree of life by Luis P. Villarreal and Guenther Witzany, Journal of Theoretical Biology , doi:10.1016/j.jtbi.2009.10.014, 21 Feb 2010. See illustration at left.
16 May 2019: The overall picture is still unclear.
Geological and Geochemical Constraints on the Origin and Evolution of Life by Norman H. Sleep, Astrobiology , online 12 Sep 2018. The traditional tree of life from molecular biology . is likely formally valid enough to be a basis for discussion of geological processes on the early Earth.
Phylogenomic evidence for ancient recombination between plastid genomes. by Andan Zhu, Weishu Fan et al., BMC Evolutionary Biology , 10 Sep 2018. These results demonstrate that standard phylogenomic analyses can result in strongly supported but conflicting trees.
Interspecies Hybrids Play a Vital Role in Evolution by Jordana Cepelewicz, Quanta , 24 Aug 2018.
06 Sep 2018: The Tangled Tree , by science writer David Quammen, is excellent. أنظر أيضا:
. biologists who redrew the tree of life by John Archibald, Nature , 31 Jul 2018.
. Archaic DNA Rewrites Human Evolution, University of Utah (+Newswise), 02 Aug 2017.
Reshaping Darwin's Tree of Life, Newswise, 07 Jun 2017.
26 Feb 2017: . the common ancestor . did encode many of the protein domains of all three super-kingdoms.
Shaking up the Tree of Life by Elizabeth Pennisi, doi:10.1126/science.354.6314.817, Science , 18 Nov 2016.
Sequencing of the genus Arabidopsis identifies a complex history of nonbifurcating speciation and abundant trans-specific polymorphism by Polina Yu Novikova et al., doi:10.1038/ng.3617, v 48 علم الوراثة الطبيعي, Sep (online 18 Jul) 2016. We uncovered multiple cases of past gene flow that contradict a bifurcating species tree.
15 Apr 2016: Microbiology . threatening to "uproot the Tree of Life".
Inferring Phylogenetic Networks with Maximum Pseudolikelihood under Incomplete Lineage Sorting, Claudia Solís-Lemus and Cécile Ané, doi:10.1371/journal.pgen.1005896, PLoS Genet, 07 Mar 2016.
Assessing parallel gene histories in viral genomes, Mengual-Chuliá et al., doi:10.1186/s12862-016-0605-4, علم الأحياء التطوري BMC, 05 Feb 2016.
Synthesis of phylogeny and taxonomy into a comprehensive tree of life by Cody E. Hinchliff et al., doi:10.1073/pnas.1423041112, PNAS, 13 Oct 2015.
9 Oct 2015: [T]he signature advanced functional systems of the eukaryotic cells were already present in the last eukaryotic common ancestor.
Kasie Raymann et al., "The two-domain tree of life is linked to a new root for the Archaea" [abstract], doi:10.1073/pnas.1420858112, PNAS, 11 May 2015.
7 May 2015: An Interview with Ford Doolittle, PLoS Genet.
Roland G. Roberts, "The Blind Men and the Piwi Elephant—Opening a Can of Worms" [html], doi:10.1371/journal.pbio.1002062, 13(2): e1002062, بلوس بيول, 10 Feb 2015.
Marc Hellmuth et al., "Phylogenomics with paralogs" [abstract], doi:10.1073/pnas.1412770112, بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, online 2 Feb 2015.
15 Jan 2015: Bacterial gene swapping, called horizontal gene transfer by microbiologists, is like a messy game of telephone.
Andrew G. Clark and Philipp W. Messer, "Conundrum of jumbled mosquito genomes" [abstract], doi:10.1126/science.aaa3600, p 27-28 v 347, علم, 2 Jan 2015.
Thorsten Thiergart, Giddy Landan and William F Martin, "Concatenated alignments and the case of the disappearing tree" [abstract], doi:10.1186/s12862-014-0266-0, n2624 v14, علم الأحياء التطوري BMC, 30 Dec 2014.
25 Oct 2014: Horizontal gene transfer is . not limited to microbes.
Fabien Burki, "The Eukaryotic Tree of Life from a Global Phylogenomic Perspective" [abstract], doi:10.1101/cshperspect.a016147, p 181-197, The Origin And Evolution Of Eukaryotes , Patrick J. Keeling and Eugene V. Konin, eds., ISBN-10:1621820289, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 31 May 2014.
31 Oct 2013: Evolution is mediated . also through the mixture of genomic material between individuals of different lineages.
28 May 2013: All gene trees differ from species phylogeny — Salichos and Rokas
Pere Puigbò, Yuri I Wolf and Eugene V Koonin, "Seeing the Tree of Life behind the phylogenetic forest" [html], doi:10.1186/1741-7007-11-46, n46 v11, علم الأحياء BMC, 15 Apr 2013 (see illustration at right.)
Digging Down Below the Tree of Life by Michael Schirber, Astrobiology Magazine, 28 Mar 2013.
Nigel Goldenfeld and Norman R. Pace, "Carl R. Woese (1928-2012)" [first paragraph], doi:10.1126/science.1235219, p661 v339, علم, 8 Feb 2013.
Harry Noller, "Carl R. Woese (1928-2012)" [html], doi:10.1038/493610a, p610 v493, طبيعة سجية, 31 Jan 2013.
Elizabeth Pennisi, "New Way to Look at Life" [summary], doi:10.1126/science.338.6105.317, p317 v338, علم, 19 Oct 2012.
13 Sept 2012: . the horizontal flow of genes is a part of the story of life.
Elie Golgin, "Rewriting Evolution" [html], doi:10.1038/486460a, p460-462 v486, طبيعة سجية, 28 Jun 2012. "Tiny molecules called microRNAs are tearing apart traditional ideas about the animal family tree."
Sophie S. Abby et al., "Lateral gene transfer as a support for the tree of life" [abstract], doi:10.1073/pnas.1116871109, p4962-4967 v109, بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, 27 Mar 2012.
Hervé Philippe and Béatrice Roure, "Difficult phylogenetic questions: more data, maybe better methods, certainly" [abstract], doi:10.1186/1741-7007-9-91, v9 n91, علم الأحياء BMC, 29 Dec 2011.
Beyond the Tree of Life: a new thematic series from BioMedCentral, 12 Jul 2011.
17 Apr 2011: How important is lateral gene transfer? (Jerry Coyne's blog)
Graham Lawton, "Why Darwin was wrong about the tree of life" [preview], NewScientist, 21 Jan 2009.
Discovery of jumping gene cluster tangles tree of life by David Salisbury, Vanderbilt University, 4 Feb 2011.
Jessica E Light et al., "Evolutionary history of mammalian sucking lice (Phthiraptera: Anoplura)" [abstract], doi:10.1186/1471-2148-10-292, v10 n292, علم الأحياء التطوري BMC, 22 Sep 2010. "We find significant conflict between phylogenies constructed using molecular and morphological data."
Ruben E Valas and Philip E Bourne, "Save the tree of life or get lost in the woods" [abstract], doi:10.1186/1745-6150-5-44, v5 paper 44, علم الأحياء المباشر, 1 Jul 2010.
Douglas L. Theobald, "A formal test of the theory of universal common ancestry" [abstract | Editor's Summary], doi:10.1038/nature09014, p219 222 v465, طبيعة سجية, 13 May 2010. Also see commentary —
Mike Steel and David Penny, "Origins of life: Common ancestry put to the test" [html], doi:10.1038/465168a, p168-169 v465, طبيعة سجية, 13 May 2010. And —
Katherine Harmon, "The Proof Is in the Proteins: Test Supports Universal Common Ancestor for All Life" [html], Scientific American، 13 مايو 2010.
W. P. Hanage, "The Trouble with Trees" (review of The New Foundations of Evolution: On the Tree of Life by Jan Sapp), [summary], doi:10.1126/science.1185784, p 645-646 v 327, علم, 5 Feb 2010.
11 Dec 2009: . the percentage of genes transferred . could be close to 100% — Cordero and Hogeweg.
21 Aug 2009: I find it fascinating that this prokaryotic symbiosis could so profoundly shape the evolution of life.
20 Jun 2009: The tree of life was always a net. Nature was always a genetic engineer.
16 Mar 2009: . gene transfers of various types. and other forms of acquisition of 'foreign genomes' . are more important. — Lynn Margulis (see right | larger version)
8 Mar 2009: HGT also turns out to be the rule rather than the exception in the third great domain of life, the eukaryotes.
11 Apr 2008: Earth's first animal. was probably significantly more complex than previously believed.
14 Jan 2008: . Only rarely have phylogenetic studies of morphology and DNA data agreed in plant studies.
10 Dec 2007: When eukaryotes are included. the phylogeny of life seems better represented by a network than a tree.
Patrick J. Keeling, "Deep Questions in the Tree of Life" [summary], 10.1126/science.1149593, p 1875-1876 v 317, علم, 28 Sep 2007.
Laura Spinney, "Evolution: hacking back the tree of life" [preview], online 13 June. Print version, "Back to their roots," p 48-51 v 194, عالم جديد, 16-22 Jun 2007. "We have vastly underestimated evolution's fondness for pruning."
John Whitfield, "Linnaeus at 300: We are family" [link], doi:10.1038/446247a, طبيعة سجية, online 14 Mar 2007.
W. Ford Doolittle and Eric Bapteste, "Pattern pluralism and the Tree of Life hypothesis" [abstract], doi:10.1073/pnas.0610699104, p 2043-2049 v 104, بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, 13 Feb (online 29 Jan) 2007.
Ryan G. Skophammer et al., "Evidence that the Root of the Tree of Life Is Not within the Archaea" [abstract], doi:10.1093/molbev/msl046, p 1648-1651 v 23, علم الأحياء الجزيئي والتطور, Sep (online 26 Jun) 2006.
20 June 2006: Bats and horses are closely related, according to a genomic study using retroposon (L1) analysis.
15 Mar 2006: The paradigm for evolution among prokaryotes has completely shifted.
Francesca D. Ciccarelli, Tobias Doerks et al., "Toward Automatic Reconstruction of a Highly Resolved Tree of Life" [abstract], doi:10.1126/science.1123061, p 1283-1287 v 311, علم, 3 Mar 2006. ". Detection and selective exclusion of HGTs. turned out to be essential for obtaining a highly resolved tree."
Anne B. Simonson et al., "Decoding the genomic tree of life" [abstract], doi:10.1073/pnas.0501996102, p 6608-6613 v 102, بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, 3 May (online 25 Apr) 2005.
1 July 2005: A new microbial tree of life has been drawn by geneticists at EMBL.
Frédéric Delsuc et al., "Phylogenomics and the Reconstruction of the Tree of Life" [abstract], p 361-375 v 6 n 5, مراجعات الطبيعة علم الوراثة, May 2005.
Nobuko Arisue, Masami Hasegawa and Tetsuo Hashimoto, "Root of the Eukaryota Tree as Inferred from Combined Maximum Likelihood Analyses of Multiple Molecular Sequence Data" [abstract], doi:10.1093/molbev/msi023, p 409-420 v 22, علم الأحياء الجزيئي والتطور, Mar 2005 (online 20 Oct 2004).
Song Yang, Russell F. Doolittle and Philip E. Bourne, "Phylogeny determined by protein domain content" [abstract], p 373-378 v 102, بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, 11 Jan 2005.
Keith A. Crandall and Jennifer E. Buhay, "Genomic Databases and the Tree of Life" [summary], p 1141-1145 v 306, علم, 12 Nov 2004 .
9 Sep 2004: The ring of life! "Microbes use two mechanisms of natural variation that disobey the rules of tree-like evolution."
John Whitfield, "Origins of life: Born in a watery commune" [text], p 674-676 v 427, طبيعة سجية 19 Feb 2004. "We don't understand how to create novelty from scratch — that's a question for biologists of the future." — Carl Woese
T. Jonathan Davies et al., "Darwin's abominable mystery: Insights from a supertree of the angiosperms" [abstract], بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية online, 6 Feb 2004. "Diversification rates . cannot easily be attributed to . a few key innovations but instead . [reflect] the interactive effects of biological traits and the environment."
[Mathematical analysis favors Margulis over Woese], EurekAlert!, 9 Jan 2004.
"Tree of Life," a special section of six articles [first abstract with links to others], p 1691-1709 v 300 علم, 13 June 2003.
Field Museum plays key role in massive project to map Tree of Life, EurekAlert!, 30 Oct 2002.
The Tree of Life: Cold Start? by Stephen Hart, Astrobiology Magazine, 30 Oct 2002.
Uprooting the Tree of Life by Brendan A. Maher, v 16 n 18 p 26, العالم, 16 Sep 2002 (see tree at right).
2002, August 19: New evolution theory is survival by gene sharing.
Yuri I. Wolf et al., "Genome trees and the tree of life" [abstract], p 472-479 v 18 n 9 Trends in Genetics, 2002. ". Alternative approaches to tree construction that attempt to determine tree topology on the basis of comparisons of complete gene sets."
2002, July 7: Acquiring Genomes by Margulis and Sagan (see tree at left).
New cellular evolution theory rejects single cell beginning by Jim Barlow, University of Illinois at Urbana-Champaign (+SpaceRef), 17 June 2002.
Sandie Baldauf, "The tree of life is a tree (more or less)" [abstract], p 450-451 v 17, الاتجاهات في علم البيئة والتطور. "The Assembling the Tree of Life symposium was held at the American Museum of Natural History, New York, USA, on 30 May 2002."
2002, May 11: Lateral DNA Transfer by Frederic Bushman. . if genes can switch species, these trees become webs – much messier.
Elizabeth Pennisi, "Preparing the Ground for a Modern 'Tree of Life'" p 1979-1980 v 293 علم, 14 September 2001. Biologists to meet in New York, September 20-22 to discuss a project to draw a new phylogenetic map.
Geir Hestmark, "Temptations of the tree" p 911 v 408 طبيعة سجية, 21/28 December 2000. Phylogenetic trees are common in today's scientific journals, but there it is seldom realized how speculative they are because they look so real.
Carl R. Woese, "Interpreting the universal phylogenetic tree" [abstract] p 8392-8396 v 97 n 15 بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية, 18 July 2000. "Horizontal gene transfer early on was pervasive, dominating the evolutionary dynamic."
2000, June 14: The genesis of life on earth. remains an unyielding problem.
Francis S. Collins and Karin G. Jegalian, "Deciphering the Code of Life" p 86-91 v 281 n 6, Scientific American, December 1999. "A more apt analogy . will be a net or a trellis . rather than a tree. "
1999, July 15: A Recent Issue of علم. [4th paragraph] — W. Ford Doolittle describes a new view of phylogenetic trees that recognizes the importance of lateral gene transfer.
Common genes form new family tree for animals by Sean B. Carroll, EurekAlert, 23 June 1999.
1998, July 28: Carl R. Woese says lateral gene transfer is more important than vertical inheritance at first.


شاهد الفيديو: غالبية الإيرانيين عرب وبعض العرب عجم (شهر فبراير 2023).