Ближайшие родственники: Ближайшие родственники по семейному кодексу РФ в 2021 году

Два лабораторных морозильника в Азии сделали удивительные открытия. Исследователи сообщили Nature , что они обнаружили коронавирус, который тесно связан с SARS-CoV-2, вирусом, ответственным за пандемию, у подковообразных летучих мышей, хранящихся в морозильной камере в Камбодже. Между тем, группа ученых из Японии сообщила об обнаружении еще одного тесно связанного с ним коронавируса, который также обнаружен в замороженном помете летучих мышей.

Вирусы являются первыми известными родственниками SARS-CoV-2, обнаруженными за пределами Китая, что поддерживает поиск Всемирной организацией здравоохранения в Азии животного происхождения пандемии.Имеются убедительные доказательства того, что SARS-CoV-2 возник у подковоносов, но передается ли он напрямую от летучих мышей к людям или через промежуточного хозяина, остается загадкой.

Вирус в Камбодже был обнаружен у двух подковообразных летучих мышей Шамеля ( Rhinolophus shameli ), пойманных на севере страны в 2010 году. Геном вируса еще не полностью секвенирован, и его открытие не опубликовано, что делает его полное значение для пандемии трудным чтобы выяснить.

Если вирус очень тесно связан с пандемическим вирусом или даже является его предком, он может предоставить важную информацию о том, как SARS-CoV-2 передается от летучих мышей к людям, и сообщить поиску происхождения пандемии, говорит Веасна. Дуонг, вирусолог из Института Пастера в Камбодже в Пномпене, который руководил поиском старых образцов в Камбодже и предупредил Nature об открытии в начале ноября.Чтобы получить такое представление, вирус должен иметь более 97% своего генома с SARS-CoV-2, что больше, чем у его ближайшего известного родственника, говорят исследователи.

Но новый вирус может иметь более отдаленное родство, и в этом случае его изучение поможет ученым больше узнать о разнообразии этого семейства вирусов, говорит Этьен Симон-Лорьер, вирусолог из Института Пастера в Париже, который планирует секвенировать вирус, после чего он станет общедоступным.

Так обстоит дело с другим вирусом, получившим название Rc-o319, который был обнаружен у маленькой японской летучей мыши ( Rhinolophus cornutus ), пойманной в 2013 году.Согласно статье ¹ , опубликованной 2 ноября, этот вирус разделяет 81% своего генома с SARS-CoV-2, что делает его слишком далеким для понимания происхождения пандемии, говорит Эдвард Холмс, вирусолог из Университета Сидней в Австралии.

Независимо от того, что обнаружила камбоджийская команда, оба открытия являются захватывающими, потому что они подтверждают, что вирусы, тесно связанные с SARS-CoV-2, относительно часто встречаются у летучих мышей Rhinolophus и даже у летучих мышей, обнаруженных за пределами Китая, — говорит Элис Латин, эволюционист. биолог из Общества охраны дикой природы Вьетнама в Ханое, который видел некоторые анализы камбоджийской группы, но не принимал участия в расследовании.

«Это то, что мы искали, и мы это нашли», — говорит Дуонг. «Это было захватывающе и удивительно одновременно».

Источники пандемии

Полученные данные также предполагают, что другие еще не обнаруженные родственники SARS-CoV-2 могут храниться в лабораторных морозильных камерах, говорит Аарон Ирвинг, исследователь инфекционных заболеваний из Чжэцзянского университета в Хайнине, Китай, который также планирует проверить сохраненные образцы летучих мышей и других млекопитающих на антитела против SARS-CoV-2.

«Я не ожидал найти родственника SARS-CoV-2», — говорит вирусолог Шин Мураками из Токийского университета, который был частью команды, которая решила повторно проверить образцы замороженных животных на вирусы после пандемии. .

Лишь несколько известных коронавирусов тесно связаны с SARS-CoV-2, включая его ближайшего известного родственника RaTG13. Это было обнаружено у промежуточных подковоносов ( Rhinolophus affinis ) в китайской провинции Юньнань в 2013 году и опубликовано ² только ранее в этом году. Есть также несколько других коронавирусов, обнаруженных у других летучих мышей Rhinolophus и ящеров, пойманных в период с 2015 по 2019 год, которые, как теперь известно ученым, тесно связаны с SARS-CoV-2.

«SARS-CoV-2, вероятно, не был совершенно новым вирусом, который появился внезапно. Вирусы в этой группе существовали до того, как мы узнали о них в 2019 году », — говорит Трейси Голдштейн, заместитель директора One Health Institute при Калифорнийском университете в Дэвисе, которая работает с камбоджийской командой.

Латин говорит, что открытия подтверждают, что летучих мышей Rhinolophus и являются резервуаром этих вирусов.

Вирус в Камбодже

Команда Дуонга проверила подковоносных летучих мышей Шамела в Камбодже на наличие коронавирусов в рамках финансируемого правительством США проекта PREDICT, который в течение десятилетий проводил обследование дикой природы во всем мире на вирусы с пандемическим потенциалом и завершился в начале этого года.Группа, в состав которой входили исследователи из Французского национального музея естественной истории в Париже и Института Пастера в Камбодже, первоначально собрала летучих мышей в 2010 году.

В апреле Агентство международного развития США выделило программе дополнительные 3 миллиона долларов США и 6 долларов США. -месячное продление для поиска доказательств SARS-CoV-2 в образцах животных — в основном летучих мышей, а также ящеров и других животных — которые находились в морозильных камерах лабораторий в Лаосе, Малайзии, Непале, Таиланде, Вьетнаме и Камбодже.Полный отчет об этих расследованиях ожидается в ближайшие недели.

Дуонг говорит, что предварительное секвенирование генома короткого фрагмента нового вируса летучих мышей — длиной 324 пары оснований — показало, что он был похож на тот же участок в SARS-CoV-2 и RaTG-13, что позволяет предположить, что они тесно связаны между собой. По словам Латинна, этот регион очень консервативен у коронавирусов и часто используется для быстрого определения того, является ли вирус новым или известным. Но пока не ясно, имеет ли RaTG-13 или новый вирус более тесную связь с SARS-CoV-2.

С таким маленьким фрагментом трудно сказать, — говорит Вибол Хул, вирусолог из Института Пастера в Камбодже, который участвовал в команде, поймавшей летучих мышей Шамеля у входа в пещеру в 2010 году. Геномы большинства известных коронавирусов содержат около 30 000 пар оснований.

В ходе отдельного анализа команда из Камбоджи секвенировала около 70% генома нового вируса с использованием технологии, доступной на местном уровне, — говорит Эрик Карлссон, вирусолог из Института Пастера в Камбодже, который помогал анализировать летучих мышей.В этой последовательности отсутствовали инструкции для важнейших частей вируса, таких как гены, кодирующие белок-спайк, который коронавирусы обычно используют для проникновения в клетки. Секвенирование этого раздела покажет, может ли этот вирус инфицировать человеческие клетки, говорит Дуонг.

Новый вирус должен быть как минимум на 99% похож на SARS-CoV-2, чтобы быть непосредственным предком нынешнего пандемического вируса, говорит Ирвинг. Геномы RaTG13 и SARS-CoV-2 различаются всего на 4%, но это расхождение представляет собой от 40 до 70 лет эволюции, поскольку у них был общий предок.Хотя между ними существуют десятилетия, вирусы достаточно похожи, чтобы использовать один и тот же рецептор для проникновения в клетки. Клеточные исследования показывают, что RaTG13 может инфицировать людей ³ .

Другой близкий родственник

Из известных коронавирусов, связанных с SARS-CoV-2, недавно обнаруженный Rc-o319, по-видимому, является наиболее отдаленным родственником, говорит Дуонг.

В клеточных исследованиях японская команда обнаружила, что вирус не может связываться с рецептором, который SARS-CoV-2 использует для проникновения в человеческие клетки, предполагая, что он не может легко заразить людей.

Шин говорит, что его коллеги поймали больше летучих мышей в Японии в начале этого года и планируют проверить их на коронавирусы. А в октябре Хул вернулся в пещеру на севере Камбоджи, чтобы поймать больше летучих мышей.

Еще больше коронавирусов, связанных с SARS-CoV-2, вероятно, существует в популяциях летучих мышей Rhinolophus и , которые живут по всему региону, говорит Холмс. «Надеюсь, один или несколько из них будут настолько тесно связаны с SARS-CoV-2, что мы сможем считать его истинным предком».

, что ученые делают и не знают

Уханьский институт вирусологии в течение многих лет проводит исследования коронавирусов, поскольку эти патогены являются эндемичными для региона, в котором они расположены.Предоставлено: Kyodo News через Getty

Дебаты по поводу идеи о том, что коронавирус SARS-CoV-2 возник в лаборатории, обострились за последние несколько недель, что совпало с ежегодной Всемирной ассамблеей здравоохранения, на которой Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и официальные лица из почти 200 стран обсудили проблему COVID-19 пандемия. После прошлогодней ассамблеи ВОЗ согласилась спонсировать первую фазу расследования происхождения пандемии, которая проходила в Китае в начале 2021 года.

Большинство ученых считают, что SARS-CoV-2, вероятно, имеет естественное происхождение и передается от животное людям.Тем не менее, лабораторная утечка не исключена, и многие призывают к более глубокому исследованию гипотезы о том, что вирус возник из Уханьского института вирусологии (WIV), расположенного в китайском городе, где были зарегистрированы первые случаи COVID-19. . 26 мая президент США Джо Байден поручил разведывательному сообществу США объединить усилия для выяснения происхождения SARS-CoV-2, какими бы они ни были, и сообщить об этом в течение 90 дней.

Австралия, Европейский Союз и Япония также призвали к тщательному расследованию происхождения SARS-CoV-2 в Китае.ВОЗ еще предстоит раскрыть следующую фазу своего расследования. Но Китай попросил, чтобы зонд исследовал другие страны. Такая сдержанность и тот факт, что Китай в прошлом утаивал информацию, подогревают подозрения в «лабораторной утечке». Например, китайские правительственные чиновники скрывали важные данные общественного здравоохранения в начале пандемии COVID-19 и во время эпидемии тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) в 2002–2004 годах, согласно отчетам высокого уровня ^{1 , 2} .

На собрании Майк Райан, директор ВОЗ по чрезвычайным ситуациям в области здравоохранения, призвал к меньшей политизации призывов к расследованию происхождения, которые во многих отношениях переросли в обвинения. «За последние несколько дней мы видим все больше и больше дискурсов в средствах массовой информации с ужасно небольшим количеством реальных новостей, свидетельств или новых материалов», — сказал Райан. «Это беспокоит».

Nature рассматривает ключевые аргументы, подтверждающие лабораторную утечку, и степень, в которой у исследований есть ответы.

Пока нет серьезных доказательств лабораторной утечки. Почему ученые до сих пор его рассматривают?

У ученых недостаточно доказательств происхождения SARS-CoV-2, чтобы исключить гипотезу лабораторной утечки или доказать альтернативу – о том, что вирус имеет естественное происхождение. Многие исследователи инфекционных заболеваний согласны с тем, что наиболее вероятный сценарий состоит в том, что вирус эволюционировал естественным путем и распространялся от летучей мыши либо непосредственно к человеку, либо через промежуточное животное.Большинство возникающих инфекционных заболеваний возникают в результате естественного распространения, как это было в случае с ВИЧ, эпидемиями гриппа, вспышками лихорадки Эбола и коронавирусами, вызвавшими эпидемию атипичной пневмонии, начавшуюся в 2002 году, и вспышку ближневосточного респираторного синдрома (БВРС), начавшуюся в 2012 году.

Ученые обнаружили ближайшего известного родственника SARS-CoV-2, RATG13, в летучей мыши-подкове Фото: Shutterstock

У исследователей есть несколько выводов, подтверждающих естественное происхождение. Летучие мыши являются известными переносчиками коронавирусов, и ученые определили, что геном SARS-CoV-2 наиболее похож на геном RATG13, коронавируса, который впервые был обнаружен у подковообразной летучей мыши ( Rhinolophus affinis ) в южной китайской провинции Юньнань в 2013 году ³ .Но геном RATG13 только на 96% идентичен SARS-CoV-2, что позволяет предположить, что более близкий родственник вируса, переданный людям, остается неизвестным.

Тем не менее, остается возможность, что SARS-CoV-2 сбежал из лаборатории. Хотя лабораторные утечки никогда не вызывали эпидемий, они приводили к небольшим вспышкам с участием хорошо задокументированных вирусов. Соответствующий пример произошел в 2004 году, когда два исследователя были независимо инфицированы вирусом, вызывающим атипичную пневмонию, в вирусологической лаборатории в Пекине, изучавшей это заболевание.Они распространили инфекцию на еще семь человек, прежде чем вспышку удалось локализовать.

Каковы основные аргументы в пользу лабораторной утечки?

Теоретически COVID-19 мог появиться в лаборатории несколькими способами. Исследователи могли собрать SARS-CoV-2 у животного и сохранить его в своей лаборатории для изучения, или они могли создать его путем разработки геномов коронавируса. В этих сценариях человек в лаборатории мог быть случайно или намеренно заражен вирусом, а затем распространить его среди других, что спровоцировало пандемию.В настоящее время нет четких доказательств, подтверждающих эти сценарии, но они не являются невозможными.

Люди выдвинули ряд аргументов в пользу лабораторного происхождения SARS-CoV-2, которые в настоящее время являются предположениями.

Считается подозрительным, что почти через полтора года после начала пандемии ближайший родственник SARS-CoV-2 все еще не был обнаружен у животного. Другой предполагает, что это не совпадение, что COVID-19 был впервые обнаружен в Ухане, где расположена ведущая лаборатория по изучению коронавирусов, WIV.

Некоторые сторонники лабораторных утечек утверждают, что вирус содержит необычные особенности и генетические последовательности, свидетельствующие о том, что он был создан людьми. Некоторые говорят, что SARS-CoV-2 настолько быстро распространяется среди людей, что, должно быть, был создан с этим намерением. Другой аргумент предполагает, что SARS-CoV-2 мог произойти из коронавирусов, обнаруженных в неиспользуемой шахте, где исследователи WIV собирали образцы от летучих мышей в период с 2012 по 2015 год.

Итак, что исследователи инфекционных заболеваний и эволюционные биологи говорят об этих аргументах?

Является ли подозрительным, что ни одно животное не было идентифицировано как передающее вирус человеку?

На расследование причин возникновения вспышки часто уходят годы, а некоторые виновные остаются неизвестными.Понадобилось 14 лет, чтобы определить причину эпидемии атипичной пневмонии, которая началась с вируса у летучих мышей, который распространился на людей, скорее всего, через циветты. На сегодняшний день полный вирус Эбола никогда не был изолирован от животного в регионе, где в период с 2013 по 2016 год произошла самая крупная в мире вспышка.

Расследование происхождения затруднено, поскольку вспышки среди животных, которые не являются основными носителями определенного вируса, такие как циветты в случае ОРВИ, часто бывают спорадическими. Исследователи должны найти правильное животное, прежде чем оно умрет или избавится от инфекции.И даже если тест на животных дает положительный результат, вирусы, обнаруженные в слюне, фекалиях или крови, часто разлагаются, что затрудняет определение последовательности всего генома патогена.

Однако с начала пандемии ученые добились определенного прогресса. Например, отчет, опубликованный на сервере препринтов bioRxiv 27 мая, предполагает, что RmYN02, коронавирус у летучих мышей на юге Китая, может быть более тесно связан с SARS-CoV-2, чем RATG13 — ⁴ .

Что касается поиска промежуточного животного-хозяина, китайские исследователи протестировали более 80 000 диких и домашних животных; ни один из них не был положительным на SARS-CoV-2.Но это мизерная часть животных в стране. По словам исследователей, чтобы сузить круг поиска, необходимо провести более стратегическое тестирование, чтобы изолировать животных, наиболее восприимчивых к инфекции, и тех, которые вступают в тесный контакт с людьми. Они также предлагают использовать тесты на антитела для выявления животных, которые ранее были инфицированы вирусом.

Есть ли подозрения, что WIV находится в Ухане?

Вирусологические лаборатории, как правило, специализируются на окружающих их вирусах, — говорит Винсент Мюнстер, вирусолог Лаборатории Роки-Маунтин, подразделения Национальных институтов здравоохранения в Гамильтоне, штат Монтана.WIV специализируется на коронавирусах, потому что многие из них были обнаружены в Китае и его окрестностях. Мюнстер называет другие лаборатории, специализирующиеся на эндемических вирусных заболеваниях: например, лаборатории по гриппу в Азии, лаборатории по геморрагической лихорадке в Африке и лаборатории по лихорадке денге в Латинской Америке. «В девяти из десяти случаев, когда возникает новая вспышка, вы найдете лабораторию, которая будет работать с этими видами вирусов поблизости», — говорит Мюнстер.

Исследователи отмечают, что вспышка коронавируса в Ухане неудивительна, потому что это город с населением 11 миллионов человек в более широком регионе, где были обнаружены коронавирусы.В нем есть аэропорт, вокзалы и рынки, где продаются товары и дикие животные, доставленные туда со всего региона ⁵ — это означает, что вирус может проникнуть в город и быстро распространиться.

Есть ли у вируса особенности, свидетельствующие о том, что он был создан в лаборатории?

Несколько исследователей изучали, сигнализируют ли особенности SARS-CoV-2 о том, что он был биоинженерным. Одна из первых групп, сделавших это, во главе с Кристианом Андерсеном, вирусологом из Scripps Research в Ла-Хойя, Калифорния, определила, что это «невероятно» по нескольким причинам, включая отсутствие сигнатур генетических манипуляций ⁶ .С тех пор другие спрашивали, является ли сайт расщепления вируса фурином — функция, которая помогает ему проникать в клетки — доказательством инженерии, потому что SARS-CoV-2 имеет эти сайты, а его ближайшие родственники — нет. Сайт расщепления фурина важен, потому что он находится в белке шипа вируса, и расщепление белка в этом месте необходимо для вируса, чтобы заразить клетки.

Но многие другие коронавирусы имеют сайты расщепления фурином, например коронавирусы, вызывающие простуду ⁷ . Поскольку вирусы, содержащие этот сайт, разбросаны по генеалогическому древу коронавирусов, а не ограничены группой тесно связанных вирусов, Стивен Голдштейн, вирусолог из Университета штата Юта в Солт-Лейк-Сити, говорит, что сайт, вероятно, эволюционировал несколько раз, потому что он предоставляет эволюционное преимущество.Конвергентная эволюция — процесс, при котором организмы, которые не являются тесно связанными независимо друг от друга, развивают сходные черты в результате адаптации к аналогичной среде, — невероятно распространенное явление.

Другой особенностью SARS-CoV-2, которая привлекла внимание, является комбинация нуклеотидов, лежащих в основе сегмента сайта расщепления фурином: CGG (они кодируют аминокислоту аргинин). В статье Medium , в которой говорится о лабораторном происхождении SARS-CoV-2, цитируется Дэвид Балтимор, лауреат Нобелевской премии и заслуженный профессор Калифорнийского технологического института в Пасадене, который утверждает, что вирусы обычно не имеют этого конкретного кода для аргинина. , но люди часто это делают — «дымящийся пистолет», намекающий на то, что исследователи могли вмешаться в геном SARS-CoV-2.

Андерсен говорит, что Балтимор, однако, ошибался насчет этой детали. По его словам, при SARS-CoV-2 около 3% нуклеотидов, кодирующих аргинин, являются CGG. И он отмечает, что около 5% тех, кто кодирует аргинин в вирусе, вызвавшем первоначальную эпидемию атипичной пневмонии, также являются CGG. В электронном письме на номер Nature Балтимор говорит, что Андерсен мог быть прав в том, что эволюция произвела SARS-CoV-2, но добавляет, что «есть и другие возможности, и они требуют внимательного рассмотрения, и это все, что я хотел сказать».

Верно ли, что SARS-CoV-2 должен был быть спроектирован, потому что он идеально подходит для того, чтобы вызвать пандемию?

Многие ученые говорят «нет». Тот факт, что вирус распространяется среди людей, не означает, что он был создан для этого. Он также процветает среди норок и заражает множество хищных млекопитающих. И большую часть прошлого года он не передавался среди людей оптимально. Скорее, по всему миру появились новые, более эффективные варианты. Приведем один пример: вариант SARS-CoV-2 с высокой степенью передачи, впервые зарегистрированный в Индии (B.1.617.2, или Delta) имеет мутации в нуклеотидах, кодирующих его сайт расщепления фурином, которые, по-видимому, делают вирус лучше при заражении клеток ⁸ .

«Это не был какой-то в высшей степени адаптированный патоген», — говорит Джоэл Вертхайм, молекулярный эпидемиолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Собрали ли исследователи SARS-CoV-2 в шахте?

Исследователи из WIV собрали сотни образцов летучих мышей, населявших шахту в период с 2012 по 2015 год после того, как несколько работающих там шахтеров заболели неизвестным респираторным заболеванием.(В прошлом году исследователи сообщили, что образцы крови, взятые у шахтеров, дали отрицательный результат на антитела к SARS-CoV-2, что означает, что болезнь, вероятно, была не COVID-19 ⁹ .) Вернувшись в лабораторию, исследователи WIV обнаружили около 300 коронавирусов. в образцах летучих мышей, но они смогли получить полные или частичные геномные последовательности менее чем из дюжины, и ни одна из тех, о которых сообщалось, не была SARS-CoV-2 ^{9 , 10} . Во время расследования происхождения вируса под руководством ВОЗ в начале этого года исследователи WIV сообщили исследователям, что они культивировали только три коронавируса в лаборатории, и ни один из них не был тесно связан с SARS-CoV-2.

Хотя исследователи не просеивали морозильные камеры в WIV, чтобы подтвердить эту информацию, небольшое количество геномов и культур не удивляет вирусологов. Мюнстер говорит, что чрезвычайно сложно извлечь неповрежденные коронавирусы из образцов летучих мышей. Уровни вирусов у животных, как правило, низкие, а вирусы часто разлагаются в фекалиях, слюне и каплях крови. Кроме того, когда исследователи хотят изучать или генетически изменять вирусы, им необходимо поддерживать их (или их синтетические имитаторы) живыми, находя подходящие живые клетки животных, чтобы вирусы могли обитать в лаборатории, что может быть проблемой.

Итак, чтобы SARS-CoV-2 произошел из этой шахты в Китае, исследователям WIV пришлось бы преодолеть некоторые серьезные технические проблемы — и они бы хранили информацию в секрете в течение нескольких лет и вводили в заблуждение исследователей ВОЗ. Миссия, возглавляемая учеными. Доказательств этому нет, но исключать нельзя.

Что дальше у лабораторных исследований утечек?

Байден попросил разведывательное сообщество США доложить ему через 90 дней. Возможно, это расследование прольет свет на нераскрытые данные США, опубликованные The Wall Street Journal , предполагающие, что три сотрудника WIV были больны в ноябре 2019 года, до того, как в Китае были зарегистрированы первые случаи COVID-19.В статье утверждается, что официальные лица США расходятся во мнениях относительно качества этой информации. Исследователи WIV утверждали, что до января 2020 года сотрудники института дали отрицательный результат на антитела, которые могли бы указывать на заражение SARS-CoV-2.

На прошлой неделе главный медицинский советник Байдена Энтони Фаучи попросил китайских чиновников выпустить из больницы записи сотрудников WIV. Другие попросили образцы крови у сотрудников WIV, а также доступ к образцам летучих мышей и вирусов WIV, лабораторным ноутбукам и жестким дискам.Но неясно, к чему будут возвращены такие запросы, потому что Китай не уступил требованиям полного лабораторного исследования. Представитель Министерства иностранных дел Китайской Народной Республики Чжао Лицзянь сказал, что вместо этого следует провести расследование в американских лабораториях, и что некоторые люди в Соединенных Штатах «не заботятся о фактах или правде и не заинтересованы в серьезное научное исследование происхождения ».

По мере того, как расследование Байдена начинается, и ВОЗ рассматривает следующую фазу в своем исследовании происхождения, эксперты по пандемии готовятся к долгому пути вперед.«Нам нужен ответ», — говорит Джейсон Киндрачук, вирусолог из Университета Манитобы в Виннипеге, Канада. «Но, возможно, нам придется собирать вместе кусочки доказательств по мере продвижения вперед, недель, месяцев и лет».

Ближайшие родственники вымерших карибских птиц происходят из Африки, южной части Тихого океана — Музей науки Флориды

Удивительно, но древняя ДНК показывает, что ближайшие члены семьи вымершей птицы, известной как гаитянская пещерная ограда, находятся не в Америке, а в Африке и южной части Тихого океана, что открывает неожиданную связь между жизнью птиц Карибского бассейна и Старым Светом.

Как и многие животные, уникальные для Карибского моря, пещерные ограды вымерли вскоре после того, как люди заселили острова. Последний из трех известных западно-индийских видов пещерных рельсов — нелетающие птицы размером с курицу — исчез за последние 1000 лет. Исследователи Флоридского музея естественной истории стремились разрешить давно обсуждаемое происхождение группы, проанализировав ДНК ископаемой кости пальца ноги гаитянского перила пещеры, Nesotrochis steganinos . Но они не были готовы к результатам: род Nesotrochis наиболее тесно связан с пушистыми хвостами, летающими птицами, обитающими в Африке к югу от Сахары, на Мадагаскаре и Новой Гвинее, и адзевиллами, большими вымершими нелетающими птицами, обитающими в Новой Зеландии. .

В исследовании представлен первый пример карибской птицы, ближайшие родственники которой живут в Старом Свете, что демонстрирует способность древней ДНК раскрывать историю, стертую людьми.

Изображение любезно предоставлено Освальдом и др.al in Biology Letters

Открытие было «просто сногсшибательным», — сказала ведущий автор исследования Джессика Освальд, начавшая проект в качестве постдокторанта в Музее Флориды.

«Если бы это исследование не было проведено, мы все еще могли бы полагать, что ближайшие родственники большинства вещей в Карибском бассейне находятся на материке в Северной и Южной Америке», — сказал Освальд, ныне научный сотрудник Университета Невады в Рино и филиал исследовательского центра Флоридского музея. «Это дает нам представление о биоразнообразии региона, которое в противном случае было бы скрыто.”

Древняя ДНК показывает, что пещерные рельсы — это вовсе не рельсы, а близкие родственники пушистых хвостов, такие как Sarothrura pulchra centralis . Хотя они принадлежат к отдельным семействам, в меньшем масштабе они напоминают рельсы. «Они похожи на маленькие футбольные мячи Nerf», — сказала Джессика Освальд.

Адзевиллы, также близкие родственники пещерных рельсов, были большими нелетающими птицами с большими клювами, которыми можно было охотиться на мелких животных или лишать растительность.

Многие животные развили необычные формы на островах, что часто затрудняет классификацию вымерших видов только на основе их физических характеристик. Но успехи в извлечении жизнеспособной ДНК из окаменелостей теперь позволяют таким ученым, как Освальд, отвечать на давние вопросы с помощью древних генетических свидетельств. Освальд описал ее работу как похожую на судебно-медицинское расследование, отслеживая эволюционную предысторию вымерших животных, собирая по кусочкам фрагментированный деградированный генетический материал.

«Понимание того, где все эти вымершие виды вписываются в более крупное генеалогическое древо или историю эволюции, дает нам представление о том, как это место выглядело до прибытия людей», — сказала она. «Вот почему моя работа такая веселая. Это всегда детектив ».

Освальд только начинала свою работу с древней ДНК в музее Флориды, когда Дэвид Стедман, куратор орнитологии и соавтор исследования, предложил гаитянскую ограду пещеры в качестве хорошего кандидата для анализа.

Пещерные перила имеют общие физические характеристики с несколькими видами современных птиц, и ученые на протяжении десятилетий гадали, имеют ли они самое близкое родство с деревянными перилами, лысухами или болотами — птицами, которые все принадлежат к семейству рельсов, часть более крупной группы, известной как Gruiformes.Освальд и Стедман надеялись, что изучение ДНК пещерных ограждений прояснит, «что это за чертовщина», — сказал Освальд.

Поскольку гаитянские пещерные рельсы имеют общие физические характеристики с некоторыми современными птицами, ученые давно обсуждают их место в генеалогическом древе птиц. Различные предложенные близкородственные виды включали, сверху, серого шее, американского лысуха и обыкновенного галлинула.

Пещерные перила Гаити могли напоминать обыкновенного галлинула, изображенного здесь, но их ближайшие родственники принадлежат к семейству пушистых.Показанные здесь окаменелые кости принадлежат тем же исследователям пещер, которые использовались для анализа древней ДНК. Радиоуглеродное датирование указывает на то, что птица жила около 7000 лет назад.

Ископаемая кость пальца ноги от ограды пещеры Гаити, нижняя часть и такая же кость от пурпурного галлинула показаны для сравнения. Растопыренные пальцы на ногах и короткие широкие ступни ограды позволяют предположить, что он шел медленно.

Когда предварительные результаты показали, что этот вид имеет трансатлантическую связь, Стедман, проработавший в Карибском бассейне более 40 лет, отнесся к этому скептически.

Генетика также показала, что пещерная ограда — это вовсе не ограда: пушистики и тесеклы также являются членами Gruiformes, но находятся в отдельных семьях от рельсов.

«Это просто не казалось логичным, что вам нужно было пересечь Атлантику, чтобы найти ближайшего родственника», — сказал Стедман. «Но тот факт, что людям было трудно классифицировать, где Nesotrochis находится в пределах рельсов — может быть, оглядываясь назад, это должно было быть ключом к разгадке. Теперь у меня гораздо больше предубеждений.”

Одна из причин, по которой перила пещеры было так трудно классифицировать, заключается в том, что, когда птицы теряют способность летать, они часто сходятся в подобном строении тела, сказал Стедман. Нелетаемость — обычная адаптация островных птиц, которые сталкиваются с гораздо меньшим количеством хищников в отсутствие людей и инвазивных видов, таких как собаки, кошки, крысы и свиньи.

«Вам не нужно убегать от хищников или убегать от них, поэтому ваши способности к полету и бегу уменьшаются», — сказал Стедман. «Поскольку островные птицы тратят меньше энергии, избегая хищников, они также имеют более низкий уровень метаболизма и гнездятся на земле.Это больше не жизнь на скоростной трассе. По сути, они живут в рекламе Corona ».

Защищенные от массового вымирания, охватившего материк, пещерные рельсы оказались беспомощными, как только люди коснулись острова ногой, утратив свою защиту и осторожность.

«Быть ​​нелетающим и пухлым не было хорошей стратегией во время человеческой колонизации Карибского моря», — сказал соавтор исследования Роберт Гуралник, куратор отдела информатики биоразнообразия Флоридского музея.

Ископаемые кости в этом ящике взяты из нескольких гаитянских пещерных рельсов, собранных в пещерах.В прямоугольном нижнем правом углу содержатся кости птицы, использованной для анализа ДНК в этом исследовании, и это наиболее полная коллекция отдельных гаитянских ограждений для пещер.

Для сравнения, слева показан таз гаитянской пещерной ограды рядом с тазом пурпурной галлинулы.

Как пещерные рельсы вообще попали в Карибское море? По словам Стедмана, обезьяны и грызуны, похожие на капибар, путешествовали из Африки в Новый Свет около 25-36 миллионов лет назад, вероятно, на плотах, и пещерные рельсы также могли мигрировать в течение этого периода.Он и Освальд видят два возможных сценария: предки пещерных рельсов либо совершили дальний перелет через Атлантический океан, который был не намного уже, чем сегодня, либо группа снова распространилась по континентам, оставив еще больше родственников. обнаружен в летописи окаменелостей.

Другие исследователи недавно опубликовали результаты, подтверждающие историю, рассказанную ДНК пещерного рельса: исследование особенностей стопы показало, что Nesotrochis может быть более тесно связан с пушистыми хвостиками, чем с рельсами, а другие исследования показали, что тесловики являются близкими родственниками пушистиков.Подобно пещерным рельсам, тесеклы также являются примером нелетающей островной птицы, потушенной охотниками-людьми.

«Люди так много вмешались в этот регион и вызвали так много вымираний, что нам нужна древняя ДНК, чтобы помочь нам разобраться, что с чем связано», — сказал Освальд.

Результаты также подчеркивают ценность музейных коллекций, сказал Стедман. Кость пальца ноги, которую Освальд использовала в своем анализе, была собрана в 1983 году Чарльзом Вудсом, в то время хранителем млекопитающих во Флоридском музее. В то время «никто не думал о древней ДНК», — сказал Стедман.«Это показывает красоту хранения вещей в музее».

Райан Террилл из Западного колледжа, Брайан Стаки и Мишель Лефевр из Флоридского музея и Джули Аллен из Университета Невады в Рино и Университета Иллинойса Урбана-Шампейн также выступили соавторами исследования.

Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Biology Letters.

Исследование финансировали Национальный научный фонд и Музей Флориды.

Источники: Джессика Освальд, oswaldj3 @ gmail.com;
Дэвид Стедман, [email protected];
Роберт Гуралник, [email protected]

совпадающих свидетельств от нескольких белков.

Proc Natl Acad Sci U S. A., 15 декабря 1993 г ​​.; 90 (24): 11558–11562.

Институт морских биологических наук, Национальный исследовательский совет Канады, Галифакс, штат Нью-Йорк.

Abstract

Филогенетические отношения между растениями, животными и грибами были изучены с использованием последовательностей из 25 белков.Было обнаружено четыре вставки / делеции, которые являются общими для двух из трех рассматриваемых таксономических групп, и все четыре однозначно являются общими для животных и грибов по сравнению с растениями, простейшими и бактериями. К ним относятся вставка из 12 аминокислот в фактор элонгации трансляции 1 альфа и три небольших пробела в енолазе. Деревья максимальной экономии были построены на основе опубликованных данных для четырех из 25 белков, наиболее широко секвенированных: актина, альфа-тубулина, бета-тубулина и фактора элонгации 1 альфа, причем последний был дополнен тремя новыми последовательностями внешней группы.Все четыре белка объединяют животных и грибы в монофилетическую группу, за исключением растений и широкого разнообразия простейших. Во всех случаях бутстрап-анализы не подтверждают наличие клады животных-растений или грибов-растений. Это совпадение между несколькими линиями доказательств убедительно свидетельствует, в отличие от традиционной и современной классификации, что животные и грибы являются сестринскими группами, в то время как растения составляют независимую эволюционную ветвь.

Полный текст

Полный текст доступен в виде отсканированной копии оригинальной печатной версии.Получите копию для печати (файл PDF) полной статьи (1,1M) или щелкните изображение страницы ниже, чтобы просмотреть страницу за страницей. Ссылки на PubMed также доступны для Избранные ссылки .

Избранные ссылки

Эти ссылки находятся в PubMed. Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.

• Whittaker RH, Маргулис Л. Классификация протистов и царства организмов. Биосистемы. 1978 апр; 10 (1-2): 3–18.[PubMed] [Google Scholar]
• Hasegawa M, Iida Y, Yano T., Takaiwa F, Iwabuchi M. Филогенетические отношения между эукариотическими царствами, выведенные из последовательностей рибосомных РНК. J Mol Evol. 1985. 22 (1): 32–38. [PubMed] [Google Scholar]
• Седергрен Р., Грей М.В., Абель Ю., Санкофф Д. Эволюционные отношения между известными формами жизни. J Mol Evol. 1988 декабрь; 28 (1-2): 98–112. [PubMed] [Google Scholar]
• Sogin ML, Gunderson JH, Elwood HJ, Alonso RA, Peattie DA. Филогенетическое значение концепции царства: необычная рибосомная РНК из Giardia lamblia.Наука. 1989, 6 января; 243 (4887): 75–77. [PubMed] [Google Scholar]
• Hendriks L, De Baere R, Van de Peer Y, Neefs J, Goris A, De Wachter R. Эволюционное положение родофита Porphyra umbilicalis и базидиомицета Leucosporidium scottii среди других эукариот, согласно полные последовательности малых рибосомных субъединиц РНК. J Mol Evol. 1991 Февраль; 32 (2): 167–177. [PubMed] [Google Scholar]
• Кришнан С., Барнабас С., Барнабас Дж. Взаимоотношения между основными группами протистана на основе экономичной сети последовательностей 5S рРНК.Биосистемы. 1990. 24 (2): 135–144. [PubMed] [Google Scholar]
• Уэйнрайт П.О., Хинкль Г., Согин М.Л., Стикель СК. Монофилетическое происхождение многоклеточных: эволюционная связь с грибами. Наука. 1993 16 апреля; 260 (5106): 340–342. [PubMed] [Google Scholar]
• Хасегава М., Хашимото Т., Адачи Дж., Ивабе Н., Мията Т. Ранние ветвления в эволюции эукариот: древняя дивергенция энтамоебы, в которой отсутствуют митохондрии, выявленные с помощью данных о последовательности белков. J Mol Evol. 1993 Апрель; 36 (4): 380–388. [PubMed] [Google Scholar]
• Гуи М., Ли У.Молекулярная филогения царств Animalia, Plantae и Fungi. Mol Biol Evol. 1989 Март; 6 (2): 109–122. [PubMed] [Google Scholar]
• Деверо Дж., Хэберли П., Смитис О. Исчерпывающий набор программ анализа последовательностей для VAX. Nucleic Acids Res. 1984, 11 января; 12 (1 Pt 1): 387–395. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Baldauf SL, Palmer JD. Эволюционный перенос гена tufA хлоропласта в ядро. Природа. 15 марта 1990 г., 344 (6263): 262–265. [PubMed] [Google Scholar]
• Van der Straeten D, Rodrigues-Pousada RA, Goodman HM, Van Montagu M.Энолаза растений: структура гена, экспрессия и эволюция. Растительная клетка. 1991 Июль; 3 (7): 719–735. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Raff EC. Генетика систем микротрубочек. J Cell Biol. Июль 1984; 99 (1 Пет 1): 1–10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Gray MW. Пересмотр гипотезы эндосимбионтов. Int Rev Cytol. 1992. 141: 233–357. [PubMed] [Google Scholar]
• Smith TL. Различная эволюция дрожжей и мицелиальных грибов указывается филогенетическим анализом генов глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназы.Proc Natl Acad Sci U S. A. 1989 сентябрь; 86 (18): 7063–7066. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Статьи из материалов Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки любезно предоставлены Национальной академией наук