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.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».