進(jìn)化樹揭示微生物多元化格局

日期：2015-07-17 13:28:03

微生物通常無性繁殖，這使得很難使用傳統(tǒng)的生物物種的概念，這種定義為生物，可以重現(xiàn)在一起。

在本文中，奧德懷爾和共同作者史蒂芬Kembel從魁北克大學(xué)俄勒岡州立大學(xué)蒙特利爾和托馬斯·夏普頓已經(jīng)整理這些序列數(shù)據(jù)，到一個(gè)新的族譜，顯示多元化的突然沖擊。這很可能是第一次，粗?；?，一個(gè)物理原理，和Λ-聚結(jié)劑，一組數(shù)學(xué)模型，已被用來解決生態(tài)問題。

什么是進(jìn)化樹？

一個(gè)家庭樹，也稱為系統(tǒng)發(fā)生樹，利用DNA以顯示新物種如何隨著時(shí)間而演變。系統(tǒng)發(fā)生樹通常二進(jìn)制：每個(gè)分支分裂成兩個(gè)不同的譜系和其中每個(gè)分支的最終分裂成兩個(gè)進(jìn)一步不同的譜系，等等。沿襲之前持續(xù)發(fā)展它，時(shí)間越長，越多元化。

當(dāng)發(fā)生多元化相對較快，以及多譜系具有相似的基因，一個(gè)分支可能出現(xiàn)分裂，而不是僅僅兩成多個(gè)分支。通常情況下，生物學(xué)家將盡力解決這個(gè)歧義，搞清楚其中的譜系多元化的順序。

引入新的進(jìn)化樹

“在這個(gè)文件中，缺乏知識(shí)[關(guān)于微生物分類學(xué)]被視為一種美德，”奧德懷爾說。

使用進(jìn)化樹來了解多元化是喜歡用谷歌地圖來了解汽車旅行，奧德懷爾說。您可以放大查看詳細(xì)的信息，研究個(gè)別城市的街道，或者你可以縮小到看看人們是如何在整個(gè)州際移動(dòng)的大局觀。

到目前為止，生態(tài)學(xué)家通常使用的是“放大”，顯示所有分支進(jìn)化樹。在本文中，粗木紋凝聚許多短二進(jìn)制分支到大的節(jié)點(diǎn)突然分裂成多個(gè)分支，類似叉子的齒。

其結(jié)果是一個(gè)更簡單的，“縮小”樹，顯示多樣化的突發(fā)隨時(shí)間。這些突發(fā)被發(fā)現(xiàn)在22微生物群落，選擇代表?xiàng)⒌仡愋偷膹V度創(chuàng)建進(jìn)化樹：植物，海洋和人類的腸道和皮膚。

“他們?yōu)槲覀兲峁┝苏嬲纳鷳B(tài)過程的回聲，像自適應(yīng)輻射，當(dāng)一個(gè)有機(jī)體迅速因環(huán)境的改變或多樣化，以填補(bǔ)新的利基，”奧德懷爾說。“而這些爆發(fā)是有在這些系統(tǒng)發(fā)育樹，其深厚的歷史中。”

尋找適合的生態(tài)學(xué)理論

作者試圖用一個(gè)有爭議的生態(tài)學(xué)理論（被稱為中性理論）來定量描述這些模式。根據(jù)這一理論，所有物種有選擇相等; 人口成敗是隨機(jī)的，就像一個(gè)硬幣的翻轉(zhuǎn)。中性學(xué)說的樹木逐漸呈現(xiàn)出多樣化，而不是突然的爆發(fā)。相反，他們發(fā)現(xiàn)了數(shù)學(xué)模型，稱為Λ-聚結(jié)劑的另一個(gè)家庭，能夠更好地描述多樣化的獨(dú)特模式。

現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用和未來的工作

這些生態(tài)模式可以幫助我們理解的有害微生物的多樣化。同樣的模式也可以在生命之樹的其他部分，幫助我們了解何時(shí)以及如何新物種隨著時(shí)間的推移。