Самый последний общий предок - Most recent common ancestor

Самые низкие общие предки в теории графов и информатике см. Самый низкий общий предок. Для метил-кофермент М-редуктазы (MCR) и субъединиц в метаногенезе см. Коэнзим-B сульфоэтилтиотрансфераза.
Часть серия на
Генетическая генеалогия
Концепции
похожие темы

В биология и генеалогия, то самый последний общий предок (MRCA), последний общий предок (LCA), или же соучастник[примечание 1] набора организмы - самая недавняя особь, от которой произошли все организмы набора. спустился. Этот термин также используется в отношении происхождения групп гены (гаплотипы ), а не организмов.

MRCA группы лиц иногда можно определить, сославшись на установленную родословная. Однако в целом невозможно определить точное MRCA большой группы людей, но часто можно дать оценку времени, в которое жили MRCA. Такие время до последнего общего предка (TMRCA) оценки могут быть даны на основе результатов ДНК-тестов и установленных частота мутаций как практикуется в генетическая генеалогия, или со ссылкой на негенетический, математическая модель или компьютерное моделирование.

В организмах, использующих половое размножение, то матрилинейный MRCA и патрилинейный MRCA являются ли MRCA данной популяции, учитывая только по материнской линии и патрилинейный спуск соответственно. MRCA популяции по определению не может быть старше, чем его матрилинейный или патрилинейный MRCA. На случай, если Homo sapiens матрилинейный и патрилинейный MRCA также известны как "Митохондриальная Ева "(mt-MRCA) и"Y-хромосомный Адам "(Y-MRCA) соответственно.

Возраст MRCA человека неизвестен. Это почти наверняка меньше возраста Y-MRCA или mt-MRCA, который оценивается примерно в 200 000 лет.

В последний универсальный общий предок (LUCA) - самый недавний общий предок всей современной жизни на Земле, который, по оценкам, жил от 3,5 до 3,8 миллиарда лет назад (в Палеоархей ).[1][2][заметка 2]

MRCA разных видов

Дальнейшая информация: Шимпанзе - последний общий предок человека, Последний универсальный предок, Филогенетическое дерево, и Древо жизни (биология)
EuryarchaeotaНаноархейCrenarchaeotaПростейшиеВодорослиРастениеФормы для слизиЖивотноеГрибокГрамположительные бактерииХламидииХлорофлексиАктинобактерииПланктомицетыСпирохетыФузобактерииЦианобактерииТермофилыАцидобактерииПротеобактерии
Эволюционное дерево показывая отклонение современных видов от последний универсальный предок в центре.[4] Три домены цветные, с бактерии синий археи зеленый и эукариоты красный.

Проект полного описания филогении биологических видов получил название "Дерево жизни ". Это включает в себя временные оценки всех известных видообразование События; например, MRCA всех Хищник (т.е. MRCA "кошки и собаки "), по оценкам, жили около 42 миллионов лет назад (Miacidae ).[5]

Представление о последнем общем предке с точки зрения эволюция человека описан для популярной аудитории в Рассказ предков к Ричард Докинз (2004). Докинз перечисляет "единомышленников" человеческое происхождение в порядке увеличения возраста, в том числе гоминин (человек-шимпанзе ), гоминин (человек-горилла ), гоминид (человек-орангутанг ), гоминоид (человек-гиббон ) и так далее в 40 этапов, вплоть до последний универсальный предок (человек-бактерии ).

MRCA популяции, идентифицированной одним генетическим маркером

Основная статья: Коалесцентная теория

Также можно учитывать происхождение отдельных гены (или группы генов, гаплотипы ) вместо организма в целом. Коалесцентная теория описывает стохастическую модель того, как происхождение таких генетические маркеры карты к истории населения.

В отличие от организмов, ген передается от поколения организмов к следующему поколению либо в виде точных копий самого себя, либо в виде слегка мутировавших. потомки гены. В то время как у организмов есть графы предков и графы потомков через половое размножение, у гена есть единственная цепочка предков и дерево потомков. Организм, полученный в результате полового перекрестного оплодотворения (аллогамия ) имеет как минимум двух предков (его непосредственных родителей), но у гена всегда есть один предок на поколение.

Патрилинейный и матрилинейный MRCA

Основные статьи: Митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам
Через случайный дрейф или отбор, происхождение ведет к одному человеку. В этом примере на протяжении 5 поколений цвета представляют собой вымершие матрилинейные линии, а черный - матрилинейную линию, происходящую от mt-MRCA.

Митохондриальная ДНК (мтДНК) почти неуязвима к половому смешению, в отличие от ядерная ДНК чьи хромосомы перетасованы и рекомбинированы в Менделирующее наследование. Таким образом, митохондриальная ДНК может использоваться для отслеживания наследование по материнской линии и найти Митохондриальная Ева (также известный как Африканский канун), самый недавний общий предок всех людей через митохондриальную ДНК.

Точно так же Y-хромосома присутствует как однополая хромосома у мужчины и передается потомкам мужского пола без рекомбинации. Его можно использовать для отслеживания патрилинейный наследство и найти Y-хромосомный Адам, самый недавний общий предок всех людей через путь Y-ДНК.

Митохондриальная Ева и Y-хромосома Адам были установлены исследователями с использованием генеалогические тесты ДНК. Митохондриальная Ева, по оценкам, жила около 200 000 лет назад. В статье, опубликованной в марте 2013 г., было установлено, что с 95% уверенность и это при условии, что нет систематические ошибки Согласно данным исследования, Адам с Y-хромосомой жил между 237 000 и 581 000 лет назад.[6][7]

Таким образом, MRCA людей, живущих сегодня, должны были жить совсем недавно.[8][заметка 3]

Сложнее установить происхождение человека через аутосомные хромосомы. Хотя аутосомная хромосома содержит гены, которые передаются от родителей к детям через независимый ассортимент только от одного из двух родителей, генетическая рекомбинация (хромосомный кроссовер ) смешивает гены от несестринских хроматиды от обоих родителей во время мейоз, таким образом изменяя генетический состав хромосомы.

Время для оценки MRCA

По оценкам, различные типы MRCA жили в разное время в прошлом. Эти время до MRCA (TMRCA) оценки также вычисляются по-разному в зависимости от типа рассматриваемого MRCA. Патрилинейные и матрилинейные MRCA (митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам) отслеживаются с помощью маркеров одного гена, поэтому их TMRCA вычисляется на основе результатов теста ДНК и установленной частоты мутаций, как это практикуется в генетической генеалогии. Время до генеалогического MRCA всех живых людей вычисляется на основе негенетических математических моделей и компьютерных симуляций.

Поскольку митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам отслеживаются отдельными генами через одну предковую родительскую линию, время для этих генетических MRCA обязательно будет больше, чем для генеалогического MRCA. Это потому, что отдельные гены будут объединяться медленнее, чем обычная генеалогия человека по обоим родителям. Последний рассматривает только отдельных людей, без учета того, действительно ли какой-либо ген из вычисленного MRCA выживает у каждого отдельного человека в текущей популяции.[10]

TMRCA через генетические маркеры

Митохондриальную ДНК можно использовать для отслеживания происхождения множества популяций. В этом случае популяции определяются накоплением мутаций в мтДНК, и создаются специальные деревья для мутаций и порядка, в котором они произошли в каждой популяции. Дерево формируется путем тестирования большого количества людей по всему миру на наличие или отсутствие определенного набора мутаций. Как только это будет сделано, можно определить, сколько мутаций отделяют одну популяцию от другой. Количество мутаций вместе с оценкой скорости мутаций мтДНК в тестируемых регионах позволяет ученым определить приблизительное время до MRCA (TMRCA), который указывает время, прошедшее с тех пор, как популяции в последний раз имели один и тот же набор мутаций или принадлежали к одному и тому же гаплогруппа.

В случае Y-хромосомной ДНК TMRCA достигается по-другому. Гаплогруппы Y-ДНК определены однонуклеотидный полиморфизм в различных областях Y-ДНК. Время до MRCA внутри гаплогруппы определяется накоплением мутаций в STR последовательности Y-хромосомы только этой гаплогруппы. Сетевой анализ Y-ДНК Y-STR гаплотипы показ небеззвездного скопления указывает на изменчивость Y-STR из-за нескольких людей-основателей. Анализ, дающий звездное скопление, можно рассматривать как представление населения, произошедшего от одного предка. В этом случае изменчивость Y-STR последовательность, также называемая микроспутник вариации, можно рассматривать как меру времени, прошедшего с тех пор, как предки основали эту конкретную популяцию. В потомки Чингисхана или один из его предков представляет известное звездное скопление, которое можно датировать временами Чингисхана.[11]

Расчеты TMRCA считаются важным доказательством при попытке определить даты миграции различных популяций по мере их распространения по миру. Например, если считается, что мутация произошла 30 000 лет назад, то эта мутация должна быть обнаружена среди всех популяций, которые разошлись после этой даты. Если археологические данные указывают на культурное распространение и формирование регионально изолированных популяций, то это должно быть отражено в изоляции последующих генетических мутаций в этом регионе. Если генетическая дивергенция и региональная дивергенция совпадают, можно сделать вывод, что наблюдаемое расхождение связано с миграцией, о чем свидетельствуют археологические данные. Однако, если дата генетического расхождения происходит в другое время, чем археологические данные, тогда ученым придется искать альтернативные археологические свидетельства, чтобы объяснить генетическое расхождение. Проблема лучше всего проиллюстрирована в дебатах вокруг демическая диффузия против культурное распространение вовремя Европейский неолит.[12]

TMRCA всех живых людей

Возраст MRCA все живые люди неизвестно. Он обязательно моложе возраста матрилинейного или патрилинейного MRCA, оба из которых имеют предполагаемый возраст примерно от 100 000 до 200 000 лет назад.[13]

Математическое, но не генеалогическое исследование, проведенное математиками Джозефом Т. Чангом, Дугласом Родом и Стивом Олсоном, подсчитало, что MRCA жили на удивление недавно, возможно, всего в 300 г. до н.э. Эта модель учитывала, что люди действительно спариваются не случайно, но что, особенно в прошлом, люди почти всегда спаривались с людьми, которые жили поблизости, и обычно с людьми, которые жили в их собственном городе или деревне. Было бы особенно редко встретиться с кем-то, кто жил в другой стране. Однако Chang et al. обнаружили, что редкий человек, вступающий в брак с человеком далеко, со временем соединяется с мировым генеалогическим деревом, и что ни одно население не является полностью изолированным.[примечание 4]

MRCA всех людей почти наверняка жили в Восточной Азии, что дало бы им ключевой доступ к чрезвычайно изолированным группам населения в Австралии и Америке. Возможные места для MRCA включают такие места, как полуострова Чукчи и Камчатка, которые находятся недалеко от Аляски, такие места, как Индонезия и Малайзия, которые находятся недалеко от Австралии, или такие места, как Тайвань или Япония, которые являются более промежуточными по сравнению с Австралией и Америкой. Европейская колонизация Америки и Австралии была обнаружена Чангом слишком недавно, чтобы оказать существенное влияние на возраст MRCA. Фактически, если бы Америка и Австралия никогда не были открыты европейцами, MRCA был бы всего на 2,3% дальше в прошлом, чем есть сейчас.[16][17]

Обратите внимание, что возраст MRCA населения не соответствует узкое место населения не говоря уже о «первой паре». Он скорее отражает присутствие одного человека с высоким репродуктивным успехом в прошлом, чей генетический вклад со временем стал широко распространенным среди населения. Также неверно предполагать, что MRCA передал всю или даже любую генетическую информацию каждому живому человеку. Через половое размножение предок передает половину своих генов каждому потомку в следующем поколении; после более чем 32 поколений вклад одного предка будет порядка 2−32, число, пропорциональное менее одной базовой паре в пределах человеческий геном.[18][14]

Точка идентичных предков

Основная статья: Точка идентичных предков

MRCA - самый последний общий общий предок всех особей рассматриваемой популяции. У этого MRCA вполне могут быть современники, которые также являются предками некоторой, но не всей существующей популяции. В идентичные предки - это точка в прошлом, более отдаленная, чем MRCA, когда больше не существует организмов, являющихся предками некоторых, но не всей современной популяции. Из-за коллапс родословной, современные люди могут все еще демонстрировать кластеризацию из-за совершенно разных вкладов каждой из предков.[14]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ MRCA теперь чаще используется для общего предка подгрупп внутри вида, а LCA - для общего предка двух отдельных видов.[нужна цитата ] Термин «сопредседатель» (придуман Ники Уорреном) используется Ричард Докинз в Рассказ предков (2004).
  2. ^ Состав LUCA не доступен напрямую в виде окаменелостей, но может быть изучен сравнение геномов его потомков, организмы, живущие сегодня. Таким образом, исследование 2016 г. выявило набор из 355 гены предполагается, что они присутствовали в LUCA.[3]
  3. ^ Такие понятия, как Митохондриальная Ева и Y-хромосомный Адам дают общих предков, более древних, чем у всех живых людей.[9]
  4. ^ Роде[14] вычисляет возраст от 3000 до 7000 лет на основе негенетической математической модели, которая предполагает случайная вязка, хотя он принял во внимание важные аспекты субструктуры человеческого населения, такие как ассортативная вязка и исторические географические ограничения на межпородное скрещивание. Этот диапазон соответствует возрасту 3100 лет, рассчитанному для MRCA JC вирус, широко распространенный полиомавирус человека, обычно передающийся от родителей детям.[15]

Рекомендации

  1. ^ Дулиттл У. Ф. (февраль 2000 г.). «Выкорчевывание древа жизни». Scientific American. 282 (2): 90–95. Bibcode:2000SciAm.282b..90D. Дои:10.1038 / scientificamerican0200-90. PMID  10710791.
  2. ^ Глансдорф Н., Сюй Ю., Лабедан Б. (2008). «Последний универсальный общий предок: возникновение, конституция и генетическое наследие неуловимого предшественника». Биология Директ. 3: 29. Дои:10.1186/1745-6150-3-29. ЧВК  2478661. PMID  18613974.
  3. ^ Уэйд, Николас (25 июля 2016 г.). «Познакомьтесь с Лукой, прародителем всего живого». Нью-Йорк Таймс. Получено 25 июля 2016.
  4. ^ Ciccarelli FD, Doerks T., von Mering C., Creevey CJ, Snel B, Bork P; Doerks; фон Меринг; Криви; Снель; Борк (2006). «К автоматической реконструкции дерева жизни с высоким разрешением». Наука. 311 (5765): 1283–87. Bibcode:2006Научный ... 311.1283C. CiteSeerX  10.1.1.381.9514. Дои:10.1126 / science.1123061. PMID  16513982. S2CID  1615592.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  5. ^ Eizirik, E .; Мерфи, W.J .; Koepfli, K.P .; Johnson, W.E .; Dragoo, J.W .; О'Брайен, С.Дж. (2010). «Схема и время диверсификации отряда млекопитающих Carnivora, выведенное из последовательностей множественных ядерных генов». Молекулярная филогенетика и эволюция. 56 (1): 49–63. Дои:10.1016 / j.ympev.2010.01.033. ЧВК  7034395. PMID  20138220.
  6. ^ Мендес, Фернандо; Krahn, Thomas; Шрак, Бонни; Кран, Астрид-Мария; Вирама, Кришна; Вернер, август; Фомине, Форка Лейпи Мэтью; Брэдман, Нил; Томас, Марк; Карафет, Татьяна М .; Хаммер, Майкл Ф. (7 марта 2013 г.). «Афро-американская отцовская линия добавляет чрезвычайно древний корень к филогенетическому дереву Y-хромосомы человека» (PDF). Американский журнал генетики человека. 92 (3): 454–59. Дои:10.1016 / j.ajhg.2013.02.002. ЧВК  3591855. PMID  23453668. (основной источник)
  7. ^ Баррасс, Колин (6 марта 2013 г.). «Отцу всех людей 340 000 лет». Новый ученый. Получено 13 марта 2013.
  8. ^ Докинз, Ричард (2004). Сказка предков, паломничество к заре жизни. Бостон: Компания Houghton Mifflin. ISBN  978-0-618-00583-3.
  9. ^ Хартвелл 2004, п. 539.
  10. ^ Чанг, Джозеф Т .; Доннелли, Питер; Виуф, Карстен; Хайн, Йотун; Слаткин, Монтгомери; Ewens, W. J .; Кингман, Дж. Ф. С. (1999). «Недавние общие предки всех современных людей» (PDF). Достижения в прикладной теории вероятностей. 31 (4): 1002–26, обсуждение и ответ автора, 1027–38. CiteSeerX  10.1.1.408.8868. Дои:10.1239 / aap / 1029955256. Получено 2008-01-29.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
  11. ^ Татьяна Зерджал (2003), Генетическое наследие монголов, «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-07-10. Получено 2012-06-28.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  12. ^ Морелли Л., Конту Д., Сантони Ф., Уэлен М.Б., Франкалаччи П.; Contu; Сантони; Китен; Франкалаччи; Кукка; и другие. (2010). Лалуэса-Фокс, Карлес (ред.). «Сравнение вариации Y-хромосомы в Сардинии и Анатолии больше соответствует культурному, а не демическому распространению сельского хозяйства». PLOS ONE. 5 (4): e10419. Bibcode:2010PLoSO ... 510419M. Дои:10.1371 / journal.pone.0010419. ЧВК  2861676. PMID  20454687.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  13. ^ Позник, Г.Д .; Henn, BM; Yee, MC; Sliwerska, E; Ойскирхен, GM; Линь А.А.; Снайдер, М; Кинтана-Мурси, L; Кидд, JM; Андерхилл, Пенсильвания; Бустаманте, CD (2013). «Секвенирование Y-хромосомы устраняет несоответствие во времени общему предку мужчин и женщин». Наука. 341 (6145): 562–65. Bibcode:2013Научный ... 341..562P. Дои:10.1126 / science.1237619. ЧВК  4032117. PMID  23908239.
  14. ^ а б c Роде Д.Л., Олсон С., Чанг Дж. Т.; Олсон; Чанг (сентябрь 2004 г.). «Моделирование недавнего общего предка всех живых людей» (PDF). Природа. 431 (7008): 562–66. Bibcode:2004Натура.431..562R. CiteSeerX  10.1.1.78.8467. Дои:10.1038 / природа02842. PMID  15457259. S2CID  3563900.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  15. ^ Shackelton, L.A .; Рамбо, А; Pybus, O; Холмс, Э (2006). «Эволюция вируса JC и его связь с популяциями человека». Журнал вирусологии. 80 (20): 9928–9933. Дои:10.1128 / JVI.00441-06. ЧВК  1617318. PMID  17005670.
  16. ^ «Корни генеалогического древа человека неглубокие». Июль 2006 г.
  17. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2018-12-30. Получено 2018-05-01.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  18. ^ Жакыбаева Ольга; Лапьер, Паскаль; Гогартен, Дж. Питер (май 2004 г.). «Мозаицизм генома и организменные линии» (PDF). Тенденции в генетике. 20 (5): 254–60. CiteSeerX  10.1.1.530.7843. Дои:10.1016 / j.tig.2004.03.009. PMID  15109780. Получено 2009-02-19. Парадокс корабля Тесея […] часто используется для иллюстрации этого пункта […]. Даже умеренный уровень переноса генов сделает невозможным реконструкцию геномов ранних предков; …

дальнейшее чтение