Учёный из Севастополя починил «молекулярные часы» для изучения бактерий
Американский научный журнал Proceedings of the National Academy of Sciences опубликовал статью ведущего научного сотрудника Института перспективных исследований Севастопольского госуниверситета Михаила Шейнмана о моделировании эволюции бактерий.
«С помощью не очень сложного математического трюка можно связать модель эволюции и эмпирические данные изучения бактерий, чтобы проверить, правильно ли мы понимаем, как эволюционируют бактерии», — рассказал Шейнман.
Ученый пояснил, что, несмотря на то что геномы десятков тысяч штаммов бактерий уже прочитаны, применить математическую модель к их эволюции было сложно из-за того, что эволюция этих микроорганизмов отличается от эволюции геномов многоклеточных.
«Главное отличие состоит в том, что бактерии постоянно обмениваются генами с помощью так называемого горизонтального переноса. Мы передаем гены только потомкам, родственникам не можем, а бактерии постоянно делают это. Например, гены устойчивости к антибиотикам: бактерии могут друг другу „рассказать", как с ними бороться», — пояснил Шейнман.
Как будто этого было еще мало, разные гены бактерий мутируют с разной скоростью. Например, кишечная палочка и сальмонелла разошлись около 100 млн лет назад, но за это время одни гены накопили больше мутаций, а другие меньше.
«Молекулярные часы», где каждая мутация — это «тик», у одних идут быстрее, а у других медленнее. Поэтому, сравнивая геномы бактерий, мы видим мешанину из разных кусков, имеющих разную эволюционную историю. Получается, что геном — это сложносоставленная мозаика. Как узнать, где кончается один кусок и начинается другой? Бактерии об этом не «расскажут». Однако с помощью этого нового метода можно сравнить статистические свойства геномов и сравнить с тем, что предсказывает модель, попутно подогнав параметры модели. Таким образом стало возможным напрямую по бактериальным геномам оценить время расхождения бактериальных видов и оценить насколько часто они обмениваются генами после расхождения», — рассказал Шейнман.
«С помощью не очень сложного математического трюка можно связать модель эволюции и эмпирические данные изучения бактерий, чтобы проверить, правильно ли мы понимаем, как эволюционируют бактерии», — рассказал Шейнман.
Ученый пояснил, что, несмотря на то что геномы десятков тысяч штаммов бактерий уже прочитаны, применить математическую модель к их эволюции было сложно из-за того, что эволюция этих микроорганизмов отличается от эволюции геномов многоклеточных.
«Главное отличие состоит в том, что бактерии постоянно обмениваются генами с помощью так называемого горизонтального переноса. Мы передаем гены только потомкам, родственникам не можем, а бактерии постоянно делают это. Например, гены устойчивости к антибиотикам: бактерии могут друг другу „рассказать", как с ними бороться», — пояснил Шейнман.
Как будто этого было еще мало, разные гены бактерий мутируют с разной скоростью. Например, кишечная палочка и сальмонелла разошлись около 100 млн лет назад, но за это время одни гены накопили больше мутаций, а другие меньше.
«Молекулярные часы», где каждая мутация — это «тик», у одних идут быстрее, а у других медленнее. Поэтому, сравнивая геномы бактерий, мы видим мешанину из разных кусков, имеющих разную эволюционную историю. Получается, что геном — это сложносоставленная мозаика. Как узнать, где кончается один кусок и начинается другой? Бактерии об этом не «расскажут». Однако с помощью этого нового метода можно сравнить статистические свойства геномов и сравнить с тем, что предсказывает модель, попутно подогнав параметры модели. Таким образом стало возможным напрямую по бактериальным геномам оценить время расхождения бактериальных видов и оценить насколько часто они обмениваются генами после расхождения», — рассказал Шейнман.
Исследования проводятся в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». По информации Севастопольского государственного университета.
Источник: «Вести Севастополь»
| Tweet | ||
