Систематика растений с точки зрения генетики

[Алексей К.]

Здравствуйте,

хотелось бы услышать комментарий с следующему вопросу.
Принципы классификации растений (животных) сформировались давно, до развития генетики. Согласно им, клевер и акация (мелкая травка и колючее дерево) гораздо ближе, чем морковь и свекла (оба корнеплоды, оба в борщ идут, семена получают одинаковым способом...).
А если не разглядывать тычинки, пестики, жилкование, а только структуру ДНК --- можно ли (пусть чисто теоретически) прийти к той же классификации?

Обнаружить, что "расстояние" между акацией и дубом гораздо больше, чем между акацией и клевером?

Обнаружить, что данный объект имеет параллельное жилкование, мочковатый корень и однодольное семя? (Я учил ботанику очень-очень давно, возможно, эти основные признаки различия 2-х классов цветковых растений излагают теперь как-то не так?)

Есть ли прецеденты ошибочной морфологической классификации, исправленной на основе генетического анализа?

Спасибо.

[Вадим Асадулин.]

Обратимся к первоисточникам: Армен Тахтаджян «Systema magnoliophytorum», Л. 1987, «Наука». Введение. с. 16. «Особенно важно не отходить от синтетического, интегративного подхода к решению вопросов эволюционной систематики. Дело в том, что с развитием новых методов возникает опасность их абсолютизации. Так, например, некоторые представители молекулярной биологии и генетики мечтают свести систематику к классификации генотипов. Даже такой выдающийся биолог-эволюционист, как Dobzhansky (1970), писал, что если бы была известна последовательность генетических «букв», нуклеотидов во всех генах всех организмов, то можно было бы количественно определить сходства и различия между организмами и построить классификацию живых существ, основанную на точном знании их генетических особенностей. Идея «классификации генотипов» как замена классификации организмов не раз подвергалась критике. … очень маловероятно, что генетические коды могли бы когда-нибудь дать больше для определения эволюционных расстояний и родственных отношений, чем сами организмы. Если даже мы будем способны читать непосредственно код генетической информации, это не освободит нас от необходимости изучения фенотипических уровней «считывания» генетической информации. … кролик бегущий по полю, содержит значительно большее количество разнообразия, чем только что оплодотворённая яйцеклетка. …Другими словами, фенотип есть сложное эпигенетическое явление, которое нельзя чисто редукционистским путём свести к последовательности нуклеотидов. Предметом классификации являются организмы, а не генотипы»

[Chromocenter]

Вадим Асадулин. писал(а):

Другими словами, фенотип есть сложное эпигенетическое явление, которое нельзя чисто редукционистским путём свести к последовательности нуклеотидов. Предметом классификации являются организмы, а не генотипы»

Вот с этим полностью согласен - хоть сам больше по молекулярной части.
На сегодняшний момент нельзя:

Алексей К. писал(а):

Обнаружить, что данный объект имеет параллельное жилкование, мочковатый корень и однодольное семя?

но может быть будет скоро возможно, а может и нет - ведь одно растение с паралельным жилкованием "рождается" от другого с подобным же. Поэтому сама структура может быть унаследована и таким вот эпигенетическим способом. Но это всё из разряда предположений.
А Доброжанскому его уверенность в "генетической систематике" можно простить - в 70 гду ещё очнь малоч его об этом знали - тогда толком и неизвестно что представляет собой ген на уровне ДНК, потому что ещё выяснять последовательности ДНК не умели.

Алексей К. писал(а):

А если не разглядывать тычинки, пестики, жилкование, а только структуру ДНК --- можно ли (пусть чисто теоретически) прийти к той же классификации?

Да - расхождения между двумя подходами есть, но небольшие, в основном молекулярные данные подтверждают морфологические. Хотя с молекулярными методами нужно действовать очень осторожно - много подводных камней.

[Алексей К.]

Вадим Асадулин. писал(а):

Dobzhansky писал...
…Другими словами, фенотип есть сложное эпигенетическое явление, которое нельзя чисто редукционистским путём свести к последовательности нуклеотидов.

Ну, если как-то и можно, то речь пойдёт о какой-то сложнейшей комбинаторной функции от этой последовательности, что трудно назвать редукцией (таково моё впечатление от этих явлений). Наверное, нащупаны тривиальные случаи этой функции --- определение близкого родства.
Я также думаю, что такие признаки, как "быть двудольным", "иметь крылья", не "читаются" из этой последовательности, а "просто" находят в ней какое-то отражение комбинатороное... "Читаются", видимо, более простые признаки типа "уметь генерировать такой-то фермент".

Спасибо за пояснения (от дополнительных не откажусь).
Хотелось бы ещё узнать, нет ли у биологов традиции "Популярных лекций", вроде серии "Популярных лекций по математике"... Хочется освежить память (на уровне эрудиции), но почему-то не школьным учебником.

[Chromocenter]

Алексей К. писал(а):

Я также думаю, что такие признаки, как "быть двудольным", "иметь крылья", не "читаются" из этой последовательности, а "просто" находят в ней какое-то отражение комбинатороное...

Что-то не чётко понял - то есть гена а + ген в + ген с = крыло, но (ген а)*2 + ген в + ген с - нет? Если вы имели в виду нечто подобное, то - да.

[Алексей К.]

Chromocenter писал(а):

Что-то не чётко понял ...

Потому что, пытаясь детализировать --- совсем нечётко формулирую.
Систематику помню, про появление 4-х-камерных сердец, "элементарную генетику" типа Менделя и того мужичка, что мышкам хвосты отрезал (Вейсман?), даже цикл Кребса где-то душу греет. А ПРО ЭТО (геномы, структура, етц.) надо снова почитать.
Потому пока акцентирую лишь свой вопрос о Популярных лекциях...

Я писал(а):

Хочется освежить память (на уровне эрудиции), но почему-то не школьным учебником.

[Chromocenter]

Ну с популярными лекциями помочь не могу ничем (я даже и где Протвино не знаю ) А почитать что-то про гены и геномы и чтоб популярное... тоже что-то не припоминаю. Можите вот спросить у администратора этого маленького форума:
http://westua.5bb.ru/
Он может быть знает...

[бобыль]

А почему вопрос только про растения? Возьмем насекомых. По оценкам, существует 5-50 млн видов насекомых, но открыто и описано "всего" 1 млн. Ситуация, интересная сама по себе. Вряд ли традиционная энтомология сможет классифицировать их по-старинке, а вот генетика могла бы классифицировать их хоть как-то априори, а затем заняться вопросом реализуемости генетических вариантов.

[Алексей К.]

Алексей К. писал(а):

Принципы классификации растений (животных) сформировались давно...

бобыль писал(а):

А почему вопрос только про растения?

Животные тоже были упомянуты.
Просто предполагаю, что ответы, пардон, гомоморфны.
Просто про растения мне гораздо больше известно.
Просто, наверное, животных не очень люблю (кроме, может быть, sapiensов)...
А вот возьмём например, бобовые: заедешь в какую-нибудь жаркую страну --- а там даже вездесучее сложноцветное не найдёшь --- на пальму бобовое навивается, под кактусом --- тоже какой-то вечнозелёный горошек цветёт, на бульваре --- невиданные доселе типа-акации. По тундре ползёшь --- чего-то там под карликовой берёзкой? Лупу достал --- клеверочек, блин, карликовый! В гору высокую заберёшься --- уже и рододендроны и эдельвейсы давно кончились, а чего это там среди каманей зеленеет? Бобовое залетело...

Раньше не любил на гарнир зелёный горошек, а теперь кушаю. Из уважения...

[Chromocenter]

бобыль писал(а):

Вряд ли традиционная энтомология сможет классифицировать их по-старинке, а вот генетика могла бы классифицировать их хоть как-то априори, а затем заняться вопросом реализуемости генетических вариантов.

Это едва ли: возможных варантов существует в хорошем приближении бесконечность, тем боле, что для нужд классификации обычно берут изменения, который признаются нейтральными - то есть эволюционных шумом. Хотя, далеко не всегда (точнее очень редко) можно наверняка сказать, что нейтрально, а что нет. Думаю - что это основной минус молекулярной систематики (есть ещё и горизонтальный пернос) и пэтому нужно брать несколько маркеров, по каждому из них построить дерево, а потом деревья сопоставолять...
Да, АЛексей, вы правы - для молекулярной систематик всё равно в принцыпе - животное, растение - ДНК и устройство генов-то общие.
О возможном количестве видов насекомых много слышал - но как-то попалась в руки статья, на чём эти оценки основаны - впечатление было: ну ни фига, это ж бред полный! Так что не верю я этим оценкам, не говоря уже о всей проблемности понятия вид тем более в таких быстроэволюционирующих группах как насекомые.

[бобыль]

Вот где я взял оценки: http://elementy.ru/news/430311.

[Chromocenter]

А, ну это куда более серьёзная оценка, чем я как-то читал. Вот ссылка на то, что я как-то читал: http://bm.dvo.ru/2004/n1/r_a001.htm
если кому интересно, на elibrary.ru полный текс есть.
Конечно, оценка Новотного гораздо более обоснована, но и там может быть завышение, связанное с тем, что они проанализировали только 51 вид деревьев и ещё с тем, что различные растения в лесу имеют очень разную плотность, что тоже отражается на численнности видов. Так что оценка числа видом может ещё упасть. (А вообще я думаю, что среди описанных видов много и не видов вовсе, особенно там, где по 1-2 экземплярам писали)

[бобыль]

Цитата:

Прочтен самый маленький геном

Бактерия Carsonella, внутриклеточный симбионт насекомых листоблошек, оказалась обладательницей самого маленького генома среди всех живых организмов, не считая вирусов. Ее геном содержит всего 159 662 пары оснований, что втрое меньше прежнего «рекорда» для самостоятельных организмов и сопоставимо с геномом клеточных органелл — митохондрий. Карсонелла сохранила лишь 182 гена, кодирующих белки. Значительная часть этих генов отвечает за синтез аминокислот, необходимых насекомому-хозяину.

http://elementy.ru/news/430360

Для сравнения в статье приведены типичные размеры (в тысячах пар оснований) митохондриальных геномов у низших эукариот, у растений и у животных: 40–100, 200–400 и 15–20. Можете объяснить, почему цифры идут именно в таком порядке? Есть ли тенденция в этих цифрах самих по себе?

[Chromocenter]

Тенденция здесь - это потеря митохондриями генов в течении эволюции. Почему они в этом больше всего преуспели у животных - не знаю - может из-за того, что уживотных метаболизм наиоболее интенсивный и митохондрии, как "энэргетические базы" должны быть наиболее специлизированный в этом, то есть кодировать как можно меньше белков, не имеющих прямого отношения к этому, чтобы больше кодировать АТФ-синтетазы и тем самым усиливать ждыхание, а всё остальное получать из материнской клетки? Это кажется наиболее вероятным. А вот что значит именно в таком порядке: столько у каждого из них, кстати, видно, что геном растительных митохондрий не только сжимался в эволюции, но даже и рос - может из-за мобильных элеметов, которые не отсеивались отбором как это происходило у животных?
А насчёт бактерии - ок 160 тыс нуклеотидов - эо ничтожно мало для целого организма, кажется этого даже недостаточно, чтобы поддерживать клетку как целое. Может она какие-то белки получает от насекомого-хозяина, что ставит её на путь превращения в вирус...

[бобыль]

бобыль писал(а):

Для сравнения в статье приведены типичные размеры (в тысячах пар оснований) митохондриальных геномов у низших эукариот, у растений и у животных: 40–100, 200–400 и 15–20. Можете объяснить, почему цифры идут именно в таком порядке? Есть ли тенденция в этих цифрах самих по себе?

Вы даже представить себе не можете, какая теория (логика) скрывается за такого рода цифрами. Из нее, например, можно оценить геологический возраст указанных организмов. Геологический потому, что все они организмы земные, поэтому и логика возрастов здесь "гео", земная.

Кстати, я неслучайно спросил в другой теме, каков относительный возраст Земли, Венеры и Марса, кто из них старше по развитию? Никто, к сожалению, на вопрос не среагировал.