Гомологичные последовательности. Ортологи

Термин «ортолог» был введен в 1970 году молекулярным эволюционистом Уолтером Фитчем. Ортологичными называют последовательности, которые произошли от одной и той же предковой последовательности и разошлись в результате видообразования. Простыми словами, когда "один вид разделяется на два", копии одного гена у двух дочерних видов считаются ортологичными. Ортологи, или ортологичные гены, — это гены разных видов, которые унаследованы по вертикали от гена последнего общего предка.

Один из классических примеров ортологичных последовательностей — это ген, кодирубщмй ?-субъединицу АТФ-синтазы. АТФ-синтаза — ключевой фермент, отвечающий за синтез АТФ, присутствует у всех доменов жизни. Гены, кодирующие бета-субъединицу, у таких разных организмов, как E. coli, митохондрии человека или хлоропласты растений, являются ортологичными. Несмотря на миллиарды лет эволюционной дивергенции, они сохранили высокую степень сходства аминокислотных последовательностей, что может отражать критическую важность выполняемой ими функции.

Другой показательный пример — белок цитохром b. Это компонент комплекса III электрон-транспортной цепи, который присутствует в митохондриях эукариот и у бактерий. Гены, кодирующие этот белок у разных видов, являются ортологичными и демонстрируют консервативность структуры на фоне постепенного накопления мутаций. Благодаря этому цитохром b стал одним из ключевых маркеров для реконструкции эволюционных взаимоотношений между видами.

Сравнивая ортологичные белки у разных организмов, мы можем проследить примерную эволюционную историю целых групп. На представленном рисунке изображено филогенетическое дерево, построенное по последовательностям цитохрома b для десяти разных организмов из группы зауропсид (Sauropsida). На «верхней» ветви располагаются представители лепидозавров (Lepidosauria), а на «нижней» — птицы (Aves). Вместо полных таксономических названий видов здесь приведены их мнемоники, но суть от этого не меняется: чем ближе организмы располагаются на дереве друг к другу, тем выше сходство последовательностей их ортологичных генов, что отражает степень эволюционного родства.

Ортологичные последовательности имеют фундаментальное значение для таксономической классификации и филогенетических исследований. Чем ближе эволюционное родство, тем выше сходство последовательностей ДНК в ортологичных участках, и наоборот, у эволюционно отдаленных видов эти последовательности будут отличаться сильнее.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: