Эволюционные взаимоотношения посредством сравнения геномов

Традиционная классификация организмов Линнея называется кладистикой, которая основана на различиях в физических характеристиках организмов, и ученые обычно строят деревья, называемые дендрограммами, чтобы дать визуальное представление этих разделений и групп.

Однако с появлением современных технологий сравнение ДНК стало распространенным способом создания таких деревьев. Если исследовать данные о последовательностях у одного вида, например, у человека, то можно обнаружить очень высокую степень сходства в генетическом коде, около 99,9%, потому что генетический код организма передается от родителя к потомству.

Люди также разделяют большую часть этого кода ДНК с другими видами, такими как шимпанзе и мыши, но степень общего сходства между человеческой ДНК и их ДНК значительно отличается. Это означает, что деревья могут быть созданы для групп видов на основе сходства или различия между их генетическими кодами. Эта область анализа, объединяющая статистику, математическое моделирование и информатику, является частью области, известной как биоинформатика.

Генетические данные, используемые для создания этих деревьев, могут принимать различные формы. Например, в молекулярной филогении один или два ключевых генетических локуса секвенируются, а затем сравниваются между представляющими интерес видами.

Однако, поскольку отдельные гены или генетические области могут развиваться с совершенно разной скоростью у разных видов или даже обмениваться между разными видами посредством горизонтального переноса генов, эти мелкомасштабные генетические исследования не всегда могут обеспечить точную филогению.

В бактериальной филогенезе часто используется метод, называемый мультилокусным типированием последовательностей, или MLST. Этот метод генерирует последовательности в нескольких генетических областях - обычно это домашние гены, которые необходимы для функционирования клеток и поэтому сохраняются у всех видов.

Тем не менее, гены, отвечающие за ведение домашнего хозяйства, могут развиваться медленно, поэтому при использовании MLST трудно получить разрешение на уровне деформации.

Наконец, полногеномное секвенирование, или WGS, может быть использовано для выяснения эволюционных отношений. Этот метод включает в себя секвенирование полного генома организма, включая митохондриальную ДНК у эукариот и даже ДНК хлоропластов у растений.

WGS выравнивает целые геномы с тонким разрешением и может идентифицировать мутации или видоспецифичные маркеры, точки ветвления и даже штаммы или популяции одного вида. Такие мелкие детали могут быть упущены при более целенаправленном секвенировании.