Журнал географии и стихийных бедствий
Открытый доступ

Абстрактный

Конвенция о микробном разнообразии и его генетической природе

Dennis Jameson

«Микробное разнообразие» рассматривает огромное множество микроорганизмов — мельчайших форм жизни, которые существуют повсюду. Три основные группы микроорганизмов — это бактерии, археи и эукариоты. Бактерии и археи являются прокариотами, генетический материал которых содержится в одной хромосоме. У эукариот большая часть генома содержится в нескольких хромосомах. С помощью микроскопической идентификации формы клеток и метаболической активности, методов окрашивания по Граму и генетической идентификации последовательностей РНК и ДНК было идентифицировано более 11 000 видов бактерий. Существует 500 названных видов архей, разделенных на два типа: эвриархеоты и кренархеоты. Существует восемь супергрупп эукариот, все они включают одноклеточные организмы, а пять являются полностью микробными. Согласно биологической концепции вида, существование видов у многих животных и некоторых растений обеспечивается связными эволюционными силами, которые являются результатом пре- и постзиготических барьеров между эукариотическими видами. На Земле обитает огромное количество в значительной степени не охарактеризованных бактерий и архей. Микробиологи изо всех сил пытаются обобщить их генетическое разнообразие и классифицировать их, что привело к жарким дебатам о методах определения видов, механизмах, которые приводят к видообразованию, и о том, существуют ли вообще микробные виды. В этом обзоре предлагается, чтобы решения о существовании видов и методах их определения основывались на концепции вида без метода, которая основана на связных эволюционных силах. В нем суммируются текущие подходы к определению видов и проблемы этих подходов, а также приводятся избранные примеры генетических моделей популяций на уровне вида и ниже. Для микробных видов были предложены различные концепции, но ни одна из них не была общепринятой, возможно, потому, что все эти концепции включают методологические соображения. В отличие от концепций, основанных на конкретных методах, концепция унитарности вида без метода, которая заключается в том, что «виды являются метапопуляционными линиями». Метапопуляции — это «наборы связанных субпопуляций», которые «максимально инклюзивны» и границы которых устанавливаются эволюционными связными силами. Линию можно рассматривать как метапопуляцию, которая простирается во времени, «занимает адаптивную зону, минимально отличную от зоны любой другой линии в ее ареале» и «развивается отдельно от всех линий за пределами ее ареала». В отличие от других концепций видов, «метапопуляционные линии не обязательно должны быть фенотипически различимыми, или диагностируемыми, или монофилетическими, или репродуктивно изолированными, или экологически расходящимися, чтобы быть видами. Им достаточно эволюционировать отдельно от других таких линий». Микробы, которые образуют отдельные группы благодаря связной силе, являются метапопуляционными линиями и, таким образом, образуют виды, тогда как микробы без ограничений, налагаемых связной силой, этого не делают. Поддержание жизни на Земле зависит от поддержания разнообразия микроорганизмов.Вмешательство человека приводит к истощению биоразнообразия, и многие очаги также быстро теряют свое эндемичное биоразнообразие. Хотя конкретные данные трудно получить, вполне вероятно, что потеря макроформ жизни также приводит к потере связанных с ними видов микроорганизмов: симбионтов, а также колонизирующих ризосферу микробов. Значительный вклад микроорганизмов в устойчивость экосистемы, а также промышленно важные биомолекулы, полученные из них (антибиотики, противораковые препараты, ферменты, биотопливо и различные другие соединения), подразумевает, что их каталогизация является обязательной. Однако простая и эффективная система идентификации микроорганизмов все еще далека от совершенства. Доступные инструменты для классификации и идентификации микроорганизмов опираются на ряд различных технологий. В этой главе представлен обзор инструментов таксономии для понимания прокариотического и эукариотического микробного разнообразия. Таксономия (или биосистематика) состоит из трех основных частей: классификации (расположение организмов на основе сходства), номенклатуры (наименования организмов) и идентификации (определения принадлежности организма к группе, к которой он классифицирован и назван). Современная биосистематика также включает филогению как неотъемлемую часть процесса классификации