История этого метода начинается с 1962-го года. Авторами гипотезы стали исследователи Эмиль Цукеркандль и Лайнус Полинг, которые открыли её при анализе аминокислотных последовательностей гемоглобина и цитохрома С. Было обнаружено, что количество аминокислотных различий в гемоглобине растет линейно со временем, которое оценивалось по окаменелым остаткам. Учёные обобщили наблюдение и пришли к выводу, что скорость эволюционного изменения каждого белка приблизительно постоянна. 👨🔬🔬🧬
В следующем же году, ещё один учёный, Эмануэль Марголиаш обнаружил феномен «генетической эквидистантности». Её суть заключается в независимости эволюции аминокислотных последовательностей в белках и морфологической эволюции. 👨🔬🧬
Для получения оценок, необходима калибровка часов, т.к. молекулярные данные сами по себе не содержат никакой информации об абсолютном времени. Методов калибровки имеется несколько, и используются они в зависимости от объекта. Так, для вирусной филогенетики и исследований древней ДНК используют даты промежуточных образцов, ибо в этих областях есть возможность отбирать последовательности в эволюционном масштабе времени. С окаменелыми остатками дела обстоят иначе. 🧬🧫🤔
Тут, в первую очередь, применим метод калибровки (датировки) узлов. Он направлен на масштабирование филогенетических деревьев по времени путём указания временных ограничений для одного или нескольких узлов в дереве. Точность оценки зависит от наибольшего количества ископаемых свидетельств. 🌳📝🤔☠
Калибровка по верхушкам (наконечникам) рассматривает окаменелые остатки как таксоны, находящиеся на верхушке филогенетических деревьев. Это достигается путем создания матрицы, включающей молекулярный набор данных для существующих таксонов, а также морфологический набор данных как для вымерших, так и для существующих таксонов. Он даёт реконструировать топологию древа и разместить окаменелости. Молекулярные и морфологические модели работают одновременно, что позволяет использовать морфологию для определения местонахождения окаменелостей. При калибровке таксономических часов используются все соответствующие ископаемые таксоны, а не только самые древние окаменелости каждой клады. Он не предполагает интерпретацию отрицательных данных для определения максимального возраста клады. 📝🧐
Ещё один метод - калибровка расширения. Для неё используют древнее распространение популяции, которое хорошо задокументировано и датировано в геологической летописи.Однако вместо калибровки по известному возрасту узла при калибровке по расширению используется двухэпохная модель, в которой сначала наблюдается постоянный размер популяции, а затем — её рост, при этом время перехода между эпохами является интересующим нас параметром для калибровки. Она работает на более коротких внутривидовых временных отрезках по сравнению с калибровкой по узлам, поскольку расширение можно обнаружить только после последнего общего предка рассматриваемого вида. Метод датировки по расширению использовался для демонстрации того, что скорость молекулярных часов может быть завышена в краткосрочной перспективе. 🧐🕰
Общая датировка оценивает размещение окаменелости, топологию и эволюционную шкалу времени. В этом методе возраст может определять её филогенетическое положение в дополнение к морфологии, позволяя выполнять все аспекты реконструкции дерева. Вместе с этим, снижается риск получения необъективных результатов. 🔬👨🔬📝
Одним из современных методов калибровки молекулярных часов является полное датирование свидетельств в сочетании с моделью окаменелого рождения-смерти (FBD) и моделью морфологической эволюции. Метод допускает существование «выбранных предков» — ископаемых таксонов, которые являются прямыми предками ныне живущих таксонов или линий. Это позволяет размещать окаменелости на ветви над существующим организмом, а не только на её концах. 🐒☠
Даже несмотря на столь объёмный пакет данных и широту применения, молекулярные часы имеют и проблемы. Вспоминаем, основной принцип часов — равномерность скорости накопления замен в ДНК, а её мутации, в общем так-то, далека от понятия равномерности. 🧐😮
Помимо вариабельности скорости мутаций, проблему также составляют влияние естественного отбора и даже возникающие трудности в калибровке временных шкал! 🧬🏞🔬🤔
Так почему они всё ещё актуальны и применимы?
Сам собой возникающий логичный вопрос имеет ответ, причём, частично, он промелькнул ранее.
Молекулярные часы - это инструмент, и, как порой случается, инструмент дорабатываемый. Исследователи продолжают развивать методы, позволяющие учитывать и измерять непостоянность скорости молекулярной эволюции, тем самым, калибруя часы до наиболее точных значений.
Сегодня, мы имеем широкий спектр моделей молекулярных часов, которые дают возможность оценивать времена даже при их сильном различии в разных филогенетических линиях. 😏🦖
Ну что, не уснули? 🙂
А на этом пока всё!🥳
Мы будем очень рады вашей активности! Оценивайте, комментируйте и делитесь нашими публикациями!🤠
До связи!
#датирование