Спектр задач, решаемых с применением МФА

1. Филогенетика и молекулярно-филогенетический анализ • Выявление таксонов высокого уровня (напр., работа Woese и др.) • Построение системы крупных групп организмов (в пределе — всех живых существ) — Tree of Life • реконструкция хода событий молекулярной и морфологической эволюции • Идентификация ново-открытых организмов, отнесение их тому или иному таксону. Спектр задач, решаемых с применением МФА

2. Woese et al., 1987, анализ структуры рРНК Martin, 1999, анализ белок-кодирующих генов «Древо Жизни» клеточных организмов

4. Система цветковых растений “базальные цветковые” – возникли до дивергенции типичных двудольных и однодольных

5. Система беспозвоночных

6. Знание филогении позволяет проследить историю различных событий в эволюции генома Параллельные потери интрона rpoC1(Downieet al. 1996 Syst Bot 21: 135-151). Параллельные потери гена infA (Millenet al. 2001 Plant Cell 13: 645-658).

7. Редактирование РНК. Обычно С → U , крайне редко U → C. Впервые экcпериментально показано на гене rpl2, у которого нетипичный стартовый кодон ACG преобразуется в AUG после транскрипции (Hoch et al. 1991). Freyer et al. 1997: малая эволюционная консервативность, наличие видоспецифичных сайтов редактирования, нет корреляции между филогенией и распределением явлений редактирования. Tsudzukiet al. 2001: существует корреляция между филогенией и распределением явлений редактирования.

8. C → U ndhD ACG→ AUG в генах rpl2, psbL, ndhD psbL rpl2 утрата редактирования rpl2 типичные двудольные утрата редактирования ndhD однодольные возникновение редактирования rpl2, psbL, ndhD базальные цветковые голосеменные

9. Анализ эволюции семейств генов, выявление ортологов и паралогов

10. Эволюция MADS-box генов и структура генеративных органов Theissen et al., 2000 Plant Molecular Biology 42: 115–149

11. ДНК-штрихкодирование: определение видов по последовательностям ДНК в будущем:

12. … и в настоящем:

13. ДНК-штрихкодирование: выявление скрытых видов Гусеницы Astraptes fulgerator из разных частей ареала и с разным типом питания Дерево NJ (дистанции по 2-парам. модели Kimura), 466 экземпляров «одного вида» Hebert P D N et al. PNAS 2004;101:14812-14817

14. Идентификация гигантских амёб Matzet al 2008. Current Biology 18, 1–6 Burki et al. 2010 BMC Evolutionary Biology, 10:377

15. Подводные камни молекулярной филогенетики • неадекватная выборка таксонов • неадекватный выбор участка генома • притяжение длинных ветвей • горизонтальный перенос генов • дупликации и неверное определение ортологов

16. Больше генов или больше таксонов? • Rosenberg MS, Kumar S.Incomplete taxon sampling is not a problem for phylogenetic inference. PNAS 2001, 98(19):10751-6. • Rosenberg MS, Kumar S. Taxon sampling, bioinformatics, and phylogenomics. Syst Biol 2003, 52(1): 119-124. • Rokas et al. Genome-scale approaches to resolving incongruence in molecular phylogenies. Nature 2003, 425: 798-804. • Rokas & Carroll. More genes or more taxa? The relative contribution of gene number and taxon number to phylogenetic accuracy. Mol Biol Evol 2005, 22(5): 1337-1344. • Zwickl DJ, Hillis DM. Increased taxon sampling greatly reduces phylogenetic error. Syst Biol 2002, 51(4):588–598. • Pollock et al. Increased taxon sampling is advantageous for phylogenetic inference. Syst Biol 2002, 51(4): 664-671. • Hillis et al. Is sparse taxon sampling a problem for phylogenetic inference? Syst Biol 2003, 52(1): 124-126 • Hedtkeet al. Resolution of phylogenetic conflict in large data sets by increased taxon sampling. Syst Biol 2006, 55(3): 522 – 529.

17. Stefanovic et al. 2004 Выборка генов ивыборка таксонов в молекулярной систематике растений ? Goremykin et al. 2003 сходные выводы: Degtjareva et al. 2004, Soltis & Soltis 2004

18. Притяжение длинных ветвей Delannoy et al. Mol Biol Evol. 2011 Feb 2.

19. Горизонтальный перенос генов митохондриальный ген rps11 у Sanguinaria Горизонтальный перенос генов 5’-конец rps11 (219 пн) 3’-конец rps11 (237 пн)

20. Горизонтальный перенос генов Darchin et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2010, 107(41): 17651–17656.