미생물 계통학

Microbial phylogenetics

미생물 계통학은 다양한 미생물의 그룹이 유전적으로 연관되어 있는 방식에 대한 연구이다.이것은 그들의 [1][2]진화를 추적하는데 도움이 된다.이러한 관계를 연구하기 위해 생물학자들은 비교 유전체학에 의존합니다.[3] 왜냐하면 생리학이나 비교 해부학은 가능하지 않기 때문입니다.

역사

1960~1970년대

미생물 계통유전학은 1960년대 들어 연구 분야로 부상하면서 비교 해부학과 [4][5]생리학 대신 단백질의 아미노산 순서와 유전자의 뉴클레오티드의 차이를 바탕으로 족보수를 만들기 시작했다.

이 분야의 초기 단계에서 가장 중요한 인물 중 하나는 Carl Woese입니다. 그는 박테리아에 초점을 맞추어 단백질 대신 RNA를 연구했습니다.좀 더 구체적으로, 그는 작은 서브유닛 리보솜 RNA(16rRNA) 올리고뉴클레오티드를 비교하기로 결정했다.다른 박테리아에서 올리고뉴클레오티드를 일치시키는 것은 유기체들이 얼마나 밀접하게 관련되어 있는지를 결정하기 위해 서로 비교될 수 있다.1977년, 거의 200종의 박테리아에 대한 16s rRNA 조각들을 수집하고 비교한 후, Woese와 그의 팀은 1977년에 Archebacteria가 박테리아의 일부가 아니라 완전히 독립적인 [3][6]유기체라는 결론을 내렸다.

1980~1990년대

1980년대에 RNA와 DNA의 염기서열 분석 기술이 [7][8]크게 향상되면서 미생물 계통학이 황금기에 접어들었다.예를 들어, 전체 유전자의 뉴클레오티드 배열의 비교는 DNA를 복제하는 수단의 개발에 의해 촉진되어 미세한 샘플에서 배열의 많은 복사본을 만들 수 있었다.미생물 계통학에서 놀라운 영향을 준 것은 중합효소 연쇄반응(PCR)[9][10]의 발명이었다.이 모든 새로운 기술들은 생명체의 세 개의 '영역'을 공식적으로 제안하게 되었다: 박테리아, 고세균, 그리고 거의 틀림없이 [11]분류학의 역사에서 중요한 통로 중 하나인 진핵균.

미생물 유기체 연구의 본질적인 문제 중 하나는 실험실의 순수한 배양에 대한 연구의 의존성이었다.생물학자들은 [12][13]환경으로부터 직접 분리된 DNA에서 얻은 rRNA 유전자의 염기서열을 분석함으로써 이러한 한계를 극복하려고 노력했다.이 기술은 박테리아가 가장 다양할 뿐만 아니라 [14]지구상에서 가장 큰 바이오매스를 구성한다는 것을 충분히 이해할 수 있게 했다.

1990년대 후반부터 다양한 미생물의 게놈 배열을 분석하기 시작해 2005년까지 260개의 완전한 게놈 배열을 분석하여 33개의 진핵생물, 206개의 유박테리아, 21개의 [15]원형을 분류하였다.

2000년대

2000년대 초에 과학자들은 rRNA가 아닌 다른 기능을 가진 다른 유전자(예를 들어 RNA 중합효소[16] 유전자)를 기반으로 계통수를 만들기 시작했다.그 결과 얻은 계보는 rRNA에 기초한 계보와는 크게 달랐다.이러한 유전자 역사가 그들 사이에 너무 달라서 이러한 차이를 설명할 수 있는 유일한 가설은 박테리아가 전혀 관련이 없는 [17]유기체로부터 하나 이상의 유전자를 획득할 수 있는 메커니즘인 수평 유전자 전달의 주요한 영향이었다.HTG는 미생물의 족보 관계를 측정하는 척도로 사용되기 전에 일부 유전자의 유사성과 차이점을 주의 깊게 연구해야 하는 이유를 설명한다.

HGT의 확산을 이해하기 위한 연구들은 박테리아들 사이에서 유전자가 쉽게 전달되기 때문에 [18][19]그들에게 '생물종 개념'을 적용하는 것이 불가능하다는 것을 시사했다.

계통학적 표현

다윈이래 모든 유기체의 모든 계통 발생은 나무 형태로 표현되어 왔다.그럼에도 불구하고, HTG가 미생물에 대해 하는 큰 역할 때문에, 일부 진화 미생물학자들은 네트워크라고도 알려진 거미줄과 더 가까운 족보를 표현하기 위해 이 고전적인 관점을 포기하라고 제안했다.그러나 이 네트워크 표현에는 HGT 이벤트에 대한 기증자 유기체를 정확하게 확립할 수 없고 여러 HGT 이벤트가 발생했을 때 유기체 간에 올바른 경로를 결정하는 데 어려움이 있다.따라서 어떤 표현이 미생물 세계에 [20]더 적합한지에 대한 생물학자들 간의 공감대는 아직 없다.

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레퍼런스

  1. ^ Oren, A (2010). Papke, RT (ed.). Molecular Phylogeny of Microorganisms. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-67-7.
  2. ^ Blum, P, ed. (2010). Archaea: New Models for Prokaryotic Biology. Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-27-1.
  3. ^ a b Sapp, J. (2007). "The structure of microbial evolutionary theory". Stud. Hist. Phil. Biol. & Biomed. Sci. 38 (4): 780–795. doi:10.1016/j.shpsc.2007.09.011. PMID 18053933.
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