Филогенетичното дърво на Лаймската болест: еволюцията на Borrelia burgdorferi

Филогенетичното дърво на Лаймската болест

Лаймската болест е инфекциозно заболяване, причинявано от бактерията Borrelia burgdorferi — патоген, който се предава на хората чрез ухапвания от кърлежи. Както при много други патогени, биолозите успяха да разкрият част от еволюционната история на B. burgdorferi чрез генетичен анализ. Филогенетичното дърво на една бактерия като B. burgdorferi предоставя нагледна илюстрация на родствените ѝ връзки с други щамове и видове.

Какво представляват филогенетичните дървета

Филогенетичното дърво показва еволюционните връзки между различните видове. Всеки „възел“ на дървото reprezentира появата на нов вид, а ако два вида проследят произхода си до един и същи възел, той означава най-скорошния момент във времето, в който двата вида са имали общ прародител. Тези дървета се изграждат въз основа на физически и генетични характеристики, а еволюционните биологи често са принудени да ги коригират, когато се появят нови данни.

Родът Borrelia и проблемът с определянето на видове

Borrelia всъщност е род бактерии, обединяващ множество видове. Броят на видовете Borrelia се е увеличавал многократно през последните две десетилетия, тъй като бяха идентифицирани все повече щамове. Определянето на видовете Borrelia, както и на всеки друг род бактерии, е изключително сложна задача. При растенията и животните биолозите традиционно разграничават видовете по способността им да се размножават и да дават плодовито потомство. Конят и магарето например могат да се чифтосват, но полученото муле е стерилно, поради което те са отделни видове. Бактериите обаче се размножават безполово, така че това определение е неприложимо. Затова за Borrelia и за много други бактерии микробиолозите определят видовете като различни чрез техника, наречена цялостна ДНК–ДНК хибридизация.

Как се изграждат филогенетичните дървета

Учените са създали филогенетични дървета на видовете Borrelia чрез мултилокусен секвенционен анализ (MLSA), който изследва разликите между определени „домакински“ гени, присъстващи във всички видове. Биолозите използват специализирани софтуерни инструменти, за да изградят „най-икономичното дърво“ — филогенетичното дърво, което изисква най-малък брой еволюционни промени, за да обясни наблюдаваните различия. Резултатите от този метод, обаче, често се нуждаят от уточняване, когато станат достъпни нови данни.

Родствени връзки на B. burgdorferi

В момента B. burgdorferi sensu stricto споделя най-скорошния си общ прародител с B. bissettii; тези два вида от своя страна имат общ прародител с B. lusitaniae. И трите вида са се отделили от общ предшественик, който споделят с B. afzelii, B. spielmanii, B. garinii и B. bavariensis. Тази група видове на свой ред се е отделила от общ прародител, споделен с B. valaisiana.

Важно е обаче да се отбележи, че това филогенетично дърво може да се промени в бъдеще с появата на нови данни. По-конкретно, напълно възможно е непрекъснатото намаляване на цената на геномното секвениране да промени начина, по който се изграждат филогенетичните дървета на бактерии като B. burgdorferi, предоставяйки още по-прецизна картина на тяхната еволюционна история.