Memeli Hayat Ağacı

Memeli hayat ağacı. Kredi: Mario dos Reis Barros ve Sandra Alvarez-Carretero

22 Aralık 2021’de dergide yayınlanan yeni bir çalışma Doğa, bugüne kadar memeli evriminin en ayrıntılı zaman çizelgesini sağlamıştır.

Araştırma, ‘zaman ağaçları’ olarak bilinen kesin olarak tarihlendirilmiş evrim ağaçları elde etmek için yeni ve hızlı bir hesaplama yaklaşımını açıklıyor. Yazarlar, bir memeli genomik veri setini analiz etmek ve modern plasentalı memeli gruplarının plasentadan önce mi yoksa sonra mı ortaya çıktığı konusunda uzun süredir devam eden bir soruyu yanıtlamak için yeni yöntemi kullandılar. Kretase-Tüm dinozorlar da dahil olmak üzere tüm türlerin yüzde 70’inden fazlasını yok eden paleojen (K-Pg) kitlesel yok oluşu.

Bulgular, modern plasental memeli gruplarının atalarının, 66 milyon yıl önce meydana gelen K-Pg neslinin tükenmesinden sonraki tarihlere ait olduğunu doğrulayarak, modern memelilerin kökenleri hakkında bir tartışmayı çözüyor. Plasental memeliler, yaşayan memelilerin en çeşitli grubudur ve primatlar, kemirgenler, deniz memelileri, etoburlar, chiropteranlar (yarasalar) gibi grupları ve ayrıca insanları içerir.

Araştırma ekibine Dr. Mario dos Reis (Londra Queen Mary Üniversitesi) ve Profesör Phil Donoghue (Bristol Üniversitesi) ve Queen Mary, Bristol Üniversitesi, UCL’den bilim adamlarını içeriyordu, Imperial College Londra, ve Cambridge Üniversitesi.

UCL’den (daha sonra Queen Mary’de) makalenin baş yazarı Dr. Sandra Álvarez-Carretero şöyle diyor: “Analizdeki eksiksiz genomları ve gerekli fosil bilgilerini entegre ederek, belirsizlikleri azaltabildik ve kesin bir evrimsel zaman çizelgesi elde ettik. Modern memeli grupları dinozorlarla birlikte mi var oldular yoksa kitlesel yok oluştan sonra mı ortaya çıktılar? Artık kesin bir cevabımız var.”

“Memeli evriminin zaman çizelgesi, belki de evrimsel biyolojideki en tartışmalı konulardan biridir. İlk çalışmalar, dinozor çağında, Kretase’nin derinliklerinde modern plasenta grupları için köken tahminleri sağladı. Son yirmi yılda, K-Pg sonrası ve öncesi çeşitlendirme senaryoları arasında ileri geri hareket eden çalışmalar görüldü. Kesin zaman çizelgemiz sorunu çözüyor, ”diye ekliyor makalenin kıdemli yazarlarından Prof Donoghue.

Genom analizi için hızlı yaklaşım

Dünya çapında dizileme projelerinin şu anda yüz binlerce genom dizisi üretmesiyle ve bir milyondan fazla türü dizilemeye yönelik yakın planlarla birlikte, evrim biyologları çok yakında ellerinde zengin bir bilgi birikimine sahip olacaklar. Bununla birlikte, mevcut geniş genomik veri kümelerini analiz etmek ve evrimsel zaman çizelgeleri oluşturmak için mevcut yöntemler verimsiz ve hesaplama açısından pahalıdır.

“Evrimsel zaman çizelgelerini çıkarmak, biyolojinin temel bir hedefidir. Bununla birlikte, son teknoloji yöntemler, evrimsel zaman çizelgelerini simüle etmek ve en makul olanları değerlendirmek için bilgisayarların kullanılmasına dayanır. Bizim durumumuzda, neredeyse 5.000 memeli türünden ve 72 tam genomdan gelen genetik verileri içeren analiz edilen devasa veri seti nedeniyle bu zordu” diyor Dr. dos Reis.

Bu çalışmada, araştırmacılar çok sayıda genom dizisini analiz etmek için yeni ve hızlı bir Bayes yaklaşımı geliştirdiler ve aynı zamanda verilerdeki belirsizlikleri de hesaba kattılar. “Analizleri alt adımlara bölerek hesaplama engellerini çözdük: önce 72 genomu kullanarak zaman çizelgelerini simüle etmek ve ardından sonuçları kalan türler üzerindeki simülasyonlara rehberlik etmek için kullanmak. Dr dos Reis, genomları kullanmak belirsizliği azaltır çünkü simülasyonlardan makul olmayan zaman çizelgelerinin reddedilmesine izin verir.

“Veri işleme hattımız, mümkün olduğu kadar çok memeli türü için çok fazla genomik veri sağladı. Bu zorluydu çünkü genetik veri tabanları yanlışlıklar içeriyordu ve kaldırılması gereken düşük kaliteli örnekleri veya yanlış etiketlenmiş verileri belirlemek için bir strateji geliştirmemiz gerekiyordu” diye ekliyor. memeli genomik veri setinin birleştirilmesi.

Daha verimli ve sürdürülebilir

Ekip, özgün yaklaşımlarını kullanarak bu karmaşık analiz için hesaplama süresini on yıllardan aylara indirmeyi başardı. “Geliştirdiğimiz Bayes yöntemini kullanmadan bu büyük memeli veri setini bir süper bilgisayarda analiz etmeye çalışsaydık, memeli zaman ağacını çıkarmak için onlarca yıl beklememiz gerekecekti. Dr. Álvarez-Carretero, “Kendi bilgisayarlarımızı kullanırsak bu analizin ne kadar sürebileceğini bir düşünün” diyor. “Ayrıca, hesaplama süresini 100 kat azaltmayı başardık. Bu yeni yaklaşım sadece genomik veri kümelerinin analizine izin vermekle kalmıyor, aynı zamanda daha verimli olarak CO2’yi önemli ölçüde azaltıyor.2 hesaplama nedeniyle salınan emisyonlar,” diye devam ediyor Dr. Álvarez-Carretero.

Çalışmada geliştirilen yöntem, büyük veri kümelerinin analizini gerektiren diğer tartışmalı evrimsel zaman çizelgelerinin üstesinden gelmek için kullanılabilir. Yeni Bayes yaklaşımını Darwin Hayat Ağacı ve Dünya BioGenome projelerinden gelecek genomlarla entegre ederek, Hayat Ağacı için güvenilir bir evrimsel zaman ölçeği tahmin etme fikri artık ulaşılabilir görünüyor.

Referans: Sandra Álvarez-Carretero, Asif U. Tamuri, Matteo Battini, Fabrícia F. Nascimento, Emily Carlisle, Robert J. Asher, Ziheng Yang, Philip CJ Donoghue ve Mario tarafından yazılan “A Species-Level of Memmal Evolution Integrating Phylogenomic Data” dos Reis, 22 Aralık 2021, Doğa.
DOI: 10.1038 / s41586-021-04341-1





#Kesin #Tarihli #Evrimsel #Ağaçlarla #Memeli #Evriminin #Zaman #Çizelgesine #İlişkin #Yeni #Görüşler