Происхождение митохондрий: общий предок с риккетсиями и неизвестными морскими альфа-протеобактериями

Гипотеза о происхождении современных митохондрий от бактериальных предков из числа альфа-протеобактерий давно стала общепризнанной и даже вошла в учебники, но положение митохондрий на эволюционном древе относительно других альфа-протеобактерий остается дискуссионным. В статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution, с помощью применения новых методов биоинформатического анализа было убедительно показано, что митохондриальные эндосимбионты составляют отдельную ветвь в эволюционном древе альфа-протеобактерий.

Сложности в установлении истинной гомологии последовательностей в геномах митохондриальных эндосимбионтов и альфа-протеобактерий связаны с очень высокими темпами эволюции последних. Очень быстро эволюционирующие последовательности геномов, как правило, исключают из анализа, цель которого состоит в установлении родства между далекими группами организмами. Авторы работы продемонстрировали, что такое исключение слишком гетерогенных и быстро меняющихся последовательностей чревато ложными результатами биоинформатического анализа.

Чтобы проверить, насколько исключение из анализа быстро эволюционирующих последовательностей исказило результаты предыдущих исследований происхождения митохондрий, ученые применили несколько альтернативных биоинформатических подходов. Чтобы избавиться от «филогенетического шума», неизбежно возникающего при исследовании эволюции далеких групп организмов, авторы систематически исключали из последовательных процедур анализа геномов некоторые таксоны, на каждом этапе сохраняя информацию о выявленных заменах во всех областях.

Результаты нового, более глубокого и детального анализа подтвердили, что предки митохондрий относятся к альфа-протеобактериям. Наиболее близки к митохондриальным предшественникам бактерии группы Rickettsiales. Кроме того, включение в анализ метагеномных данных выявило близких родственников митохондрий среди пока еще не описанных морских альфа-протеобактерий, известных по метагеномному анализу.