Супергруппы эукариот глазами биотехнолога. Система эукариот и необходимость создания таксономического/биотехнологического интерфейса

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Эукариоты – группа организмов с богатейшим биотехнологическим потенциалом, а создание классификационной системы этих организмов, обладающей эвристической силой и большими прогностическими возможностями востребовано биотехнологическим сообществом. Требования, предъявляемые к биологической классификации со стороны прикладных наук (и биотехнологии в частности), сводятся к:

1) Стабильности классификационной системы.

2) Верным отражением ее природных взаимосвязей, т.е. эвристической силе и прогностическим возможностям.

В статье проведен ретроспективный обзор построений в мегасистематике эукариот, дана оценка стабильности текущей системы этих организмов и намечены подходы к созданию интерфейса, обеспечивающего взаимодействие таксономического и биотехнологического сообществ.

Об авторах

Иван Викторович Змитрович

Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: iv_zmitrovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3927-2527
SPIN-код: 4155-3190
Scopus Author ID: 56521442400
ResearcherId: I-1523-2013
https://binran.ru/sotrudniki/4926/

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории систематики и географии грибов

 

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Вениаминович Перелыгин

Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства Здравоохранения Российской Федерации

Email: vladimir.pereligin@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-0999-5644
SPIN-код: 3128-7451
Scopus Author ID: 13105602000
ResearcherId: AAV-6556-2020

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой промышленной экологии

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Владимирович Жариков

Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства Здравоохранения Российской Федерации

Email: zharikov.mihail@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0003-0720-501X
SPIN-код: 7818-7228
ResearcherId: AAS-9156-2021

магистрант

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Sweetlove L. Number of species on Earth tagged at 8.7 million // Nature. 2011. https://doi.org/10.1038/news.2011.498
  2. Старобогатов Я. И. Естественная система и искусственные системы (цель и принципы работы систематика) / Я. И. Старобогатов // Вестник зоологии. – 1989. – № 6. – С. 3–7.
  3. Змитрович И. В. Эволюционно-таксономические аспекты поиска и изучения лигнинразрушающих грибов – активных продуцентов окислительных ферментов / И. В. Змитрович, Н. В. Псурцева, Н. В. Белова // Микология и фитопатология. – 2007. – Т. 41. – Вып. 1. – С. 57–78.
  4. Zmitrovich I. V., Bondartseva M. A., Arefyev S. P., et al. Professor Solomon P. Wasser and Medicinal Mushroom Science with a special attention to the problems of mycotherapy in oncology // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2022. Vol. 24, no. 1. P. 13–26. https://doi.org/10.1615/IntJMedMushrooms.2021041831.
  5. Кусакин О. Г. Филема органического мира. Ч. 1. Пролегомены к построению филемы / О. Г. Кусакин, А. Л. Дроздов. – СПб.: Наука, 1994. – 282 с.
  6. Кусакин О. Г. Филема органического мира. Ч. 2: Prokaryota, Eukaryota: Microsporobiontes, Archemonadobiontes, Euglenobiontes, Myxobiontes, Rhodobiontes, Alveolates, Heterokontes / О. Г. Кусакин, А. Л. Дроздов. – СПб.: Наука, 1997. 381 с.
  7. Cavalier-Smith T. Amoeboflagellates and mitochondrial cristae in eukaryote evolution: megasystematics of the new protozoan subkingdoms eozoa and neozoa // Archiv für Protistenkunde. 1997. Vol. 147, no. 3–4. P. 237–258. https://doi.org/10.1016/S0003-9365(97)80051-6
  8. Drozdov A. L. Principle of conservatism of cellular structures as the basis for construction of the multikingdom system of the organic word // In: Phylogenetics / ed. Abdurakhmonov I. Y. London: IntechOpen; 2017. 120 p. https://doi.org/ 10.5772/intechopen.68562
  9. Мережковский К. С. Конспективный курс общей ботаники. Ч. 1 / К. С. Мережковский. – Казань, 1910. – 170 с.
  10. Chatton E. Pansporella perplexa, amoebien a spores protégées parasite des Daphnies. Réflexions sur la biologie et la phylogenie des Protozoaires // Annales des sciences naturelles, series Zoologie. 1925. Vol. 8, no. 1–2. P. 5–86.
  11. Protozoology / ed. Hall R. P. New York: Prentice-Hall; 1953. 682 p.
  12. Les végétaux non vasculaires (Cryptogamie). T. 1 / ed. Chadefaud M. Paris: Masson; 1960. 1018 p.
  13. Whittaker R.H. New concept of kingdoms of organisms // Science. 1969. Vol. 163. P. 150–160.
  14. Кусакин О. Г. К вопросу о наивысших таксономических категориях органического мира / О. Г. Кусакин, Я. И. Старобогатов // Проблемы эволюции. – Новосибирск, 1973. – Т. 3. – С. 95–103.
  15. Старобогатов Я. И. К вопросу о числе царств эукариотных организмов / Я. И. Старобогатов // Систематика простейших и их филогенетические связи с низшими эукариотами. – Ленинград, 1986. – С. 4–25.
  16. Starobogatov Ya. I. The position of flagellated protists in the system of lower eukaryotes // Cytology. 1995. Vol. 37. P. 1030–1035.
  17. Тахтаджян А. Л. Четыре царства органического мира / А. Л. Тахтаджян // Природа. – 1973. – № 2. – С. 22–32.
  18. Symbiosis in cell evolution. Life and its environment on early Earth / ed. Margulis L. San Francisco: W. H. Freeman; 1981. 415 p.
  19. Маргелис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки / Л. Маргелис. – Москва: Мир, 1983. – 352 с.
  20. Cavalier-Smith T. The neomuran origin of archaebacteria, the negibacterial root of the universal tree and bacterial megaclassification // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2002. Vol. 52. Part 1. P. 7–76. https://doi.org/10.1099/00207713-52-1-7
  21. Леонтьев Д. В. Экоморфема органического мира: опыт построения / Д. В. Леонтьев, А. Ю. Акулов // Журнал общей биологии. – 2004. – Т. 65. – № 6. – С. 500–526.
  22. Змитрович И. В. Эпиморфология и тектоморфология высших грибов / И. В. Змитрович. – Санкт-Петербург, 2010. – 272 с. https://doi.org/10.13140/2.1.1880.7364
  23. Prosyllabus tracheophytorum: tentamen systematis plantarum vascularium (Tracheophyta) / ed. Doweld A. Moscow: Geos, 2001. 200 p.
  24. Zmitrovich I. V., Perelygin V. V., Sytin A. K., et al. Discussion concerning key terms in systematic and applied mycology // International Journal of Medicinal Mushrooms. 2021. Vol. 23, no. 1. Р. 1–8. https://doi.org/10.1615/IntJMedMushrooms.2020037265
  25. Серавин Л. Н. Макросистема жгутиконосцев / Л. Н. Серавин // Принципы построения макросистемы многоклеточных животных. – Ленинград: Зоологический институт АН СССР, 1980. – С. 4–22.
  26. Levine N. D., Corliss J. O., Cox F. E., et al. A new revised classification of Protozoa // Journal of Protozoology. 1980. Vol. 27, no. 1. P. 37–58.
  27. Карпов С. А. Система протистов / С. А. Карпов. – Омск, 1990. – 192 с.
  28. Adl S. M., Simpson A. G., Lane C. E., et al. The revised classification of eukaryotes // Journal of Eukaryotic Microbiology. 2012. Vol. 59, no. 5. P. 429–493. https://doi.org/10.1111/j.1550-7408.2012.00644.x
  29. Adl S. M., Bass D., Lane C. E., et al. Revisions to the classification, nomenclature, and diversity of eukaryotes // Journal of Eukaryotic Microbiology. 2018. Vol. 66, no. 1. P. 4–119. https://doi.org/10.1111/jeu.12691
  30. Вассер С. П. Водоросли. Справочник / С. П. Вассер, Н. В. Кондратьева, Н. П. Масюк [и др.] – Киев, 1989. – 608 с.
  31. Протисты: Руководство по зоологии. Ч. 1 / под редакцией С. А. Карпова. – Санкт-Петербург: Наука, 2000. – 679 с.
  32. Леонтьев Д. В. Общая биология: система органического мира. Курс лекций / Д. В. Леонтьев. – Харьков, 2013. – 84 с.
  33. Ботаника: учебник для вузов / под редакцией Г. П. Яковлева, М. Ю. Гончарова. – СПб.: СпецЛит, 2018. – 879 с.
  34. Systema Naturae, ed. 13 / ed. Linné C. Vindobonae: Typis Ioannis Thomae; 1767-1770.
  35. Systema mycologicum, sistens fungorum ordines, genera et species, huc usque cognitas, quas ad normam methodi naturalis determinavit, disposuii atque descripsit / ed. Fries E. M. Gryphiswald, 1821. Vol. 1. 520 p.
  36. Bory de Saint-Vincent J.B. Psychodiaire // In: Dictionnaire classique d’Histoire naturelle, 8. Paris; 1925.
  37. Generelle Morphologie der Organismen. Bd 2 / ed. Haeckel E. Berlin; 1866. 462 p.
  38. System der Protisten / ed. Haeckel E. Leipzig; 1878. 104 p.
  39. Die Lebenswunder. Gemeinverständliche Studien über Biologische Phylosophie / ed. Haeckel E. Stuttgart; 1904.
  40. Cohn F. Untersuchungen uber Bakterien II // Beiträge zur Biologie der Pflanzen. 1875. Vol. 3. P. 141–207.
  41. Uvod do všeobecne biologie / ed. Němec B. Praha; 1929.
  42. Taylor F.G.R. Problems in the development of an explicit hypothetical phylogeny of the lower eukaryotes // BioSystems. 1978. Vol. 10. P. 67–89.
  43. Stewart K.D., Mattox K.R. Phylogeny of phytoflagellates // In: Development in marine biology. Vol. 2. New York, 1980. P. 433–462.
  44. Cavalier-Smith T. The excavate protozoan phyla Metamonada Grassé emend. (Anaeromonadea, Parabasalia, Carpediemonas, Eopharyngia) and Loukozoa emend. (Jakobea, Malawimonas): their evolutionary affinities and new higher taxa // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2003. Vol. 53, no. 6. P. 1741–1758. https://doi.org/10.1099/ijs.0.02548-0
  45. Серавин Л. Н. Основные типы и формы тонкого строения крист митохондрий, степень их эволюционной стабильности (способность к морфологическим трансформациям) / Л. Н. Серавин // Цитология. – 1993. – Т. 35. – С. 3–34.
  46. Cavalier-Smith T. The phagotrophic origin of eukaryotes and phylogenetic classification of Protozoa // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2002. Vol. 52, no. 2. P. 297–354. https://doi.org/10.1099/00207713-52-2-297
  47. Roger A. J. Thomas Cavalier-Smith (1942–2021) // Current Biology. 2021. Vol. 31, no. 16. P. R977–R981. https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.07.00
  48. Cavalier-Smith T. The evolutionary origin and phylogeny of microtubules spindles and eukaryotic flagella // BioSystems. 1978. Vol. 1. P. 93–114.
  49. Cavalier-Smith T. Eukaryote kingdoms: seven or nine? // BioSystems. 1981. Vol. 14. P. 461–484.
  50. Cavalier-Smith T., Chao E. Multidomain ribosomal protein trees and the planctobacterial origin of neomura (eukaryotes, archaebacteria) // Protoplasma. 2020. Vol. 257. P. 621–753. https://doi.org/10.1007/s00709-019-01442-7
  51. Каратыгин И. В. Проблемы макросистематики грибов / И. В. Каратыгин // Микология и фитопатология. – 1999. – Т. 33. – № 3. – С. 150–165.
  52. Woese C. R., Fox G. E. Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms // Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 1977. Vol. 74, no. 1. P. 5088–5090.
  53. Patterson D. J. Stramenopiles: chromophytes from a protistological perspective // In: The chromophyte algae: problems and perspectives. Oxford: Clarendon Press;1989. P. 357–379.
  54. Nikolaev S. I., Berney C., Fahrni J. F., et al. The twilight of Heliozoa and rise of Rhizaria, an emerging supergroup of amoeboid eukaryotes // Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 2004. Vol. 101, no. 21. P. 8066–8071.
  55. Shalchian-Tabrizi K., Eikrem W., Klaveness D., et al. Telonemia, a new protist phylum with affinity to chromist lineages // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 2006. Vol. 273 (1595). P. 1833–1842. https://doi.org/10.1098/rspb.2006.3515
  56. Cavalier-Smith T., Chao E., Lewis J. Multiple origins of Heliozoa from flagellate ancestors: New cryptist subphylum Corbihelia, superclass Corbistoma, and monophyly of Haptista, Cryptista, Hacrobia and Chromista // Molecular Phylogenetics and Evolution. 2015. Vol. 93. P. 331–362. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2015.07.004
  57. Ball S., Colleoni C., Cenci U., et al. The evolution of glycogen and starch metabolism in eukaryotes gives molecular clues to understand the establishment of plastid endosymbiosis // Journal of Experimental Botany. 2011. Vol. 62, no. 6. P. 1775–1801. https://doi.org/10.1093/jxb/erq411
  58. Hampl V., Hug L., Leigh J. W., et al. Phylogenomic analyses support the monophyly of Excavata and resolve relationships among eukaryotic “supergroups” // Proceedings of the National Academy of Sciences U.S.A. 2009. Vol. 106, no. 10. P. 3859–3864. https://doi.org/10.1073/pnas.0807880106
  59. Cavalier-Smith T. Principles of protein and lipid targeting in secondary symbiogenesis: Euglenoid, dinoflagellate, and sporozoan plastid origins and the eukaryote family tree // The Journal of Eukaryotic Microbiology. 1999. Vol. 46, no. 4. P. 347–366. https://doi.org/10.1111/j.1550-7408.1999.tb04614.x
  60. Brown M. W., Sharpe S. C., Silberman J. D. et al. Phylogenomics demonstrates that breviate flagellates are related to opisthokonts and apusomonads // Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2013. Vol. 280 (1769). P. 17–55. https://doi.org/10.1098/rspb.2013.1755
  61. Cavalier-Smith T. The origin of fungi and pseudofungi // In: Evolutionary biology of Fungi. Cambridge: Cambridge University Press; 1987. P. 339–353
  62. Cavalier-Smith T. Early evolution of eukaryote feeding modes, cell structural diversity, and classification of the protozoan phyla Loukozoa, Sulcozoa, and Choanozoa // European Journal of Protistology. 2013. Vol. 49, no. 2. P. 115–178. https://doi.org/10.1016/j.ejop.2012.06.001
  63. Corliss J. O. The kingdom Protista and its 45 phyla // BioSystems. 1984. Vol. 17, no. 2. P. 87–126. https://doi.org/10.1016/0303-2647(84)90003-0
  64. Burki F., Roger A. J., Brown M. W., et al. The new tree of eukaryotes // Trends in Ecology and Evolution. 2020. Vol. 35, no. 1. P. 43–55. https://doi.org/10.1016/j.tree.2019.08.008
  65. Cerón-Romero M. A., Maurer-Alcalá X. X., Grattepanche J. D., et al. PhyloToL: A taxon/gene-Rich phylogenomic pipeline to explore genome evolution of diverse eukaryotes // Molecular Biology and Evolution. 2019. Vol. 36, no. 8. P. 1831–1842. https://doi.org/10.1093/molbev/msz103
  66. Strassert J. F. H., Irisarri I., Williams T. A., et al. A molecular timescale for eukaryote evolution with implications for the origin of red algalderived plastids // Nature Communications. 2021. Vol. 12. P. 1–13. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22044-z
  67. Roger A. J., Muñoz-Gómez S. A., Kamikawa R. The origin and diversification of mitochondria // Current Biology. 2017. Vol. 27, no. 21. P. R1177–R1192. https://doi.org/10.1016/j.cub.2017.09.015
  68. Cavalier-Smith T. Chloroplast evolution: secondary symbiogenesis and multiple losses // Current Biology. 2002. Vol. 12, no. 2. P. R62–R64. https://doi.org/10.1016/s0960-9822(01)00675-3
  69. Zmitrovich I. V. A revised eukaryote tree: the case for a euglenozoan root // International Journal on Algae. 2003. Vol. 5, no. 2. P. 1–38.
  70. Bodył A., Stiller J., Mackiewicz P. Chromalveolate plastids: direct descent or multiple endosymbioses? // Trends in Ecology and Evolution. 2009. Vol. 24. P. 119–121.
  71. Laumer C. E., Fernández R., Lemer S., et al. Revisiting metazoan phylogeny with genomic sampling of all phyla // Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 2019. Vol. 286. P. 20190831.
  72. Tedersoo L., Sánchez-Ramírez S., Kõljalg U., et al. High-level classification of the fungi and a tool for evolutionary ecological analyses // Fungal Diversity. 2018. Vol. 90. P. 135–159. https://doi.org/10.1007/s13225-018-0401-0(0123456789
  73. Species Plantarum. T. 2 / eds. Linnaeus C., Salm L. Holm; 1753.
  74. Prodromus Systematis Naturalis Regni Vegetabilis/ ed. Decandolle A. P. Paris: Sumptibus Sociorum Treuttel et Wurtz; 1824.
  75. Vasilyeva L. Systematics in mycology // Bibliotheca Mycologica. 1999. Vol. 178. P. 1‒253.
  76. PhyloCode: A phylogenetic code of biological nomenclature / eds. Cantino P.D., de Queiroz K. PhyloCode; 2003. 62 p.
  77. The Poverty of the Linnean Hierarchy. A Philosophical Study of Biological Taxonomy / ed. Ereshefsky M. Cambridge: Cambridge University Press; 2007. 328 p.
  78. Фауна аэротенков / под редакцией Кутиковой Л. А. – Ленинград: ЗИН АН СССР, 1984. – 264 с.
  79. Seaweed in health and disease prevention / eds. Fleurence J., Levine I. Elsevier; 2016. https://doi.org/10.1016/C2014-0-02206-X
  80. Hyde K. D., Xu J., Rapior S., et al. The amazing potential of fungi: 50 ways we can exploit fungi industrially // Fungal Diversity. 2019, Vol. 97. P. 1–136. https://doi.org/10.1007/s13225-019-00430-9
  81. Innovative food processing technologies / ed. Knoerzer K., et al. Amsterdam: Elsevier; 2016. 300 p.
  82. Biotechnology in Animal agriculture: status and current issues. CRS report for congress. 2011. URL: https://www.everycrsreport.com/files/20110519_RL33334_11709812983bd008a37ba36f9a304a89bb8642cb.pdf
  83. Ragon M., Fontain M. C., Moreira D., et al. Different biogeographic patterns of prokaryotes and microbial eukaryotes in epilithic biofilms // Molecular Ecology. 2012. Vol. 21. P. 3852–3868. https://doi.org/10.1111/j.1365-94X.2012.05659.x

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Проблемное поле мегасистематики и смежных областей знания с отсылками к работам на стыковых участках

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Филогенетические отношения между супергруппами эукариот, выявленные в результате полногеномных сравнений выборок видов. Прописным шрифтом даны названия супергрупп, строчным – орфанные группы жгутиконосцев

Скачать (1MB)
Метаданные

© Змитрович И.В., Перелыгин В.В., Жариков М.В., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах