Deep mitochondrial origin outside the sampled alphaproteobacteria
- Nature (2018)
- doi:10.1038/s41586-018-0059-5
- Received:
- Accepted:
- Published online:
Abstract
Mitochondria
are ATP-generating organelles, the endosymbiotic origin of which was a
key event in the evolution of eukaryotic cells1. Despite strong phylogenetic evidence that mitochondria had an alphaproteobacterial ancestry2,
efforts to pinpoint their closest relatives among sampled
alphaproteobacteria have generated conflicting results, complicating
detailed inferences about the identity and nature of the mitochondrial
ancestor.
While most studies support the idea that mitochondria evolved from an ancestor related to Rickettsiales3,4,5,6,7,8,9, an order that includes several host-associated pathogenic and endosymbiotic lineages10,11, others have suggested that mitochondria evolved from a free-living group12,13,14. Here we re-evaluate the phylogenetic placement of mitochondria.
We used genome-resolved binning of oceanic metagenome datasets and increased the genomic sampling of Alphaproteobacteria with twelve divergent clades, and one clade representing a sister group to all Alphaproteobacteria. Subsequent phylogenomic analyses that specifically address long branch attraction and compositional bias artefacts suggest that mitochondria did not evolve from Rickettsiales or any other currently recognized alphaproteobacterial lineage. Rather, our analyses indicate that mitochondria evolved from a proteobacterial lineage that branched off before the divergence of all sampled alphaproteobacteria. In light of this new result, previous hypotheses on the nature of the mitochondrial ancestor6,15,16 should be re-evaluated.
Origem mitocondrial profunda fora das alfa-protobactérias amostradas
As mitocôndrias são organelas geradoras de ATP, cuja origem endossimbiótica foi um evento-chave na evolução das células eucarióticas1. Apesar das fortes evidências filogenéticas de que as mitocôndrias tinham uma ancestralidade alfa-bacteriana2, os esforços para identificar seus parentes mais próximos entre as alfa-case bactérias causaram resultados conflitantes, complicando inferências detalhadas sobre a identidade e a natureza do ancestral mitocondrial.
nquanto a maioria dos estudos apoia a ideia de que as mitocôndrias evoluíram de um ancestral relacionado a Rickettsiales3,4,5,6,7,8,9, uma ordem que inclui várias linhagens patogênicas e endossimbioticas associadas ao hospedeiro10,11, outras sugeriram que as mitocôndrias evoluíram de um grupo de vida livre12,13,14. Aqui nós reavaliamos a localização filogenética das mitocôndrias.
Usamos a determinação genômica de conjuntos de dados de metagenoma oceânico e aumentamos a amostragem genômica de Alphaproteobacteria com doze clados divergentes, e um clado representando um grupo irmão para todas as Alphaproteobacteria. Análises filogenômicas subsequentes que abordam especificamente artefatos de atração de ramos longos e de viés composicional sugerem que as mitocôndrias não evoluíram a partir de Rickettsiales ou de qualquer outra linhagem alfa-bacteriana bacteriana atualmente reconhecida. Em vez disso, nossas análises indicam que as mitocôndrias evoluíram a partir de uma linhagem proteobacteriana que se ramificou antes da divergência de todas as alfa-proteobactérias amostradas. À luz desse novo resultado, hipóteses prévias sobre a natureza do ancestral mitocondrial6,15,16 devem ser reavaliadas.
While most studies support the idea that mitochondria evolved from an ancestor related to Rickettsiales3,4,5,6,7,8,9, an order that includes several host-associated pathogenic and endosymbiotic lineages10,11, others have suggested that mitochondria evolved from a free-living group12,13,14. Here we re-evaluate the phylogenetic placement of mitochondria.
We used genome-resolved binning of oceanic metagenome datasets and increased the genomic sampling of Alphaproteobacteria with twelve divergent clades, and one clade representing a sister group to all Alphaproteobacteria. Subsequent phylogenomic analyses that specifically address long branch attraction and compositional bias artefacts suggest that mitochondria did not evolve from Rickettsiales or any other currently recognized alphaproteobacterial lineage. Rather, our analyses indicate that mitochondria evolved from a proteobacterial lineage that branched off before the divergence of all sampled alphaproteobacteria. In light of this new result, previous hypotheses on the nature of the mitochondrial ancestor6,15,16 should be re-evaluated.
Origem mitocondrial profunda fora das alfa-protobactérias amostradas
As mitocôndrias são organelas geradoras de ATP, cuja origem endossimbiótica foi um evento-chave na evolução das células eucarióticas1. Apesar das fortes evidências filogenéticas de que as mitocôndrias tinham uma ancestralidade alfa-bacteriana2, os esforços para identificar seus parentes mais próximos entre as alfa-case bactérias causaram resultados conflitantes, complicando inferências detalhadas sobre a identidade e a natureza do ancestral mitocondrial.
nquanto a maioria dos estudos apoia a ideia de que as mitocôndrias evoluíram de um ancestral relacionado a Rickettsiales3,4,5,6,7,8,9, uma ordem que inclui várias linhagens patogênicas e endossimbioticas associadas ao hospedeiro10,11, outras sugeriram que as mitocôndrias evoluíram de um grupo de vida livre12,13,14. Aqui nós reavaliamos a localização filogenética das mitocôndrias.
Usamos a determinação genômica de conjuntos de dados de metagenoma oceânico e aumentamos a amostragem genômica de Alphaproteobacteria com doze clados divergentes, e um clado representando um grupo irmão para todas as Alphaproteobacteria. Análises filogenômicas subsequentes que abordam especificamente artefatos de atração de ramos longos e de viés composicional sugerem que as mitocôndrias não evoluíram a partir de Rickettsiales ou de qualquer outra linhagem alfa-bacteriana bacteriana atualmente reconhecida. Em vez disso, nossas análises indicam que as mitocôndrias evoluíram a partir de uma linhagem proteobacteriana que se ramificou antes da divergência de todas as alfa-proteobactérias amostradas. À luz desse novo resultado, hipóteses prévias sobre a natureza do ancestral mitocondrial6,15,16 devem ser reavaliadas.
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