Organelles,
Genomes and Eukaryote Phylogeny
细胞器、基因组和真核生物系统发育
作者：Robert P Hirt，David S. Horner
出版：CRC Press
索书号：Q21/O-68/2019/ Y
ISBN: 978-0-367-39412-7
藏书地点:武大外教中心
分子生物学最近的革命已经蔓延到生物学的各个领域，包括系统学和进化论。研究人员现在可以相对快速地分析不同物种的基因组，这产生了大量关于分类群之间关系的数据和理论，以及它们是如何起源和多样化的。
细胞器，基因组和真核生物系统发育涵盖了真核生物"深层"系统发育推断领域的最新发展，特别是关于真核细胞及其细胞器的起源和进化。它侧重于解释来自分子和细胞生物学的数据，关于真核发生的时间和机制的基因组测序，以及导致线粒体和质体的内共生事件。
由于二十年来盛行的思想在面对更复杂的分子序列数据分析时正在被修改，更新或放弃，本书将被证明与所有从事分子系统学，比较基因组学和细胞生物学工作的学生和专业人士相关。
最近分子生物学的革命已经蔓延到生物学的各个领域，包括系统学和进化论。研究人员现在可以相对快速地分析不同物种的基因组，这产生了大量的数据和理论，关于分类群之间的关系，以及它们如何起源和多样化。细胞器、基因组和真核生物系统发育学涵盖了真核生物“深层”系统发育推断领域的最新进展，特别是真核细胞及其细胞器的起源和进化。它侧重于解释来自分子和细胞生物学的数据，基因组测序与时间和真核生物发生的机制，以及内共生事件导致线粒体和质体。由于流行了二十年的思想正在修订，更新，或在面对分子序列数据的更复杂的分析放弃，这本书将证明与所有学生和专业人员在分子系统，比较基因组学，和细胞生物学工作相关。
Plastids是光合真核生物的采光细胞器，源自真核生物和蓝藻之间的古老共生关系。这个过程被称为原发性内共生，并解释了青光植物，红藻，绿藻和陆地植物中的质体。所有其他含有质体的真核生物通过继发性内共生症从红藻或绿藻中获得其质体，其中真核细胞吞下第二个光养真核生物并保留其光合机制。继发性内共生是真核藻类大部分多样性中发现的质体的原因，包括绿霉属、真核藻、隐单胞菌、触藻、异质体、甲鞭毛虫和蜂胶寄生虫。本章讨论了关于含质体生物的起源和进化的观点的变化，重点是与真核进化过程中发生的一级和二级内共生体的数量有关的分子系统发育证据。
真核生物细胞结构依赖于特定的人为蛋白质，这些蛋白质控制蛋白质靶向不同的遗传膜和细胞区室或介导它们之间的机械附着，细胞骨架和染色体。铬绒毛细胞是真核生物树的一个主要分支，其细胞通常比动物和植物的细胞复杂得多， 而且差异也大得多，例如，四基因组隐生植物，硅藻或鞭毛虫，但有时高度简化，例如退化。
消灭人类肠道的囊胚寄生虫。它们的起源和多样性与分子和超微结构证据有关。5.3亿多年前，当吞噬性双纤毛原生动物细胞被奴役并与单细胞红藻合并时，铬绒毛细胞进化而来。通过插入复制的叶绿体外膜转导子将藻类质膜转化为叶绿体膜，用于通过它和叶绿体包膜导入核编码的质体蛋白。铬绒毛细胞包括原生动物地下肺泡（Myzozoa，Ciliophora）和Chromista（Cryptista，Chromobiota，后者由杂质和触羽植物组成），其中前食物液泡膜和核包膜的融合将周围质膜和封闭的质体网内放置。两组都失去了光合作用，并且可能多次失去质体，因此包括光养生物（染色体藻类），噬菌体（例如纤毛原生动物），寄生虫（例如疟原虫，疟疾制剂）和腐生菌。祖先的染色脉可能具有简单的睫状毛，在单倍体双纤毛虫（Dinozoa，Apicomplexa）中仍然很常见，但像叶绿体一样被它们的二倍体或多倍体多纤毛姐妹纤毛（纤毛虫，鞘翅目）丢失;这些进化成染色体中的刚性二分管状糖蛋白毛发（当使用单倍体进化的捕食和其他一些染色体进化时，触媒会丢失）。Chromalveolates可能是Plantae王国的姐妹，皮质肺泡可能已经进化到创造它们的皮质祖先。铬绒毛酸盐惊人的营养多样性和细胞精湛技艺赋予它们巨大的生态和医学重要性以及无与伦比的进化魅力。
这些分类群基于单基因树和分类学上不重叠的数据集。从有限的数据来看，分类群Choanozoa似乎是旁系的。然而，为了证实这一点并重建opisthokonts的早期进化，需要对基础动物和真菌谱系，各种小菜动物和适当的外群（即Amoebozoa和Apusozoa）进行广泛的采样。与所有深层系统发育问题一样，解决多细胞和单细胞opisthokonts之间的关系对于单基因树来说可能很困难，如果不是不可能的话。这可能是因为它们缺乏足够的系统发育信息，或者受到单个位点太多替代的负担。因此，opisthokonts的起源及其早期的分歧很可能只能通过分析分类学上代表良好的多序列数据集来解决。
在过去几年中，在确定了影响分子系统发育重建的主要陷阱之后，关于深层进化事件的传统观点受到了严重挑战。本章描述了主要遇到的伪影，特别是长分支吸引，及其原因（即进化速率的差异，突变饱和度，成分偏差）。还讨论了由于生物学性质现象（即侧向基因转移，重组，隐性旁病学）引起的其他困难。与普遍的看法相反，我们表明，使用罕见的基因组事件也可能具有误导性，并且应该像用于标准分子系统发育一样谨慎对待。正如大多数教科书所描述的那样，普遍的生命之树部分受到树木重建人工制品的影响，例如，（1）普遍生命之树的细菌根，（2）生命之树的早期出现
真核系统发育中的阿米托软骨病谱系;（3）嗜热类群在细菌系统发育中的位置。我们提出了这棵树的另一种观点，基于最近从古代数据集的再分析和对大型基因组合的新分析中获得的证据。
进化在现代生物学中非常重要，随着完整基因组序列的出现，它变得比以往任何时候都更加重要。对重要分子进化的概念和发现的理解现在对分子生物学家至关重要，进化论证越来越多地被用作单个基因和基因组的功能研究的一部分。群体遗传学概念涉及基因组分析的大多数方面，例如对基因和其他序列进行编目，了解基因家族及其行为，检查基因组数据以寻找自然选择作用的证据（包括检测分子适应性）以及了解物种内序列多样性水平和物种间差异正在出现的模式。本章回顾了其中一些概念，并描述了使用这些方法的一些研究的多样性。
生物技术和基因组学的持续革命正在为比较进化研究产生越来越多的分子序列数据。随着越来越多的基因从不同的生物体中获得，从基于序列的系统发育分析构建的树木有望得到主要真核分类群的强烈支持，从而有望解决许多长期存在的关于古代进化关系的争议。本章探讨了基于序列的系统发育分析所固有的一些假设和潜在问题，特别是当这些分析用于制定和测试给定的进化假设时，循环性的潜力。除了直接的序列比较之外，基因组研究还产生了大量的分子信息，进化研究人员在开发可以补充和测试传统系统发育研究结果的新方法方面也面临着挑战。探索复杂，多基因和同适应的功能系统就是这样一种方法。例如，差异已经开始
在真核生物中，在个体遗传发育过程中控制基因表达，细胞周期和细胞分化的机制中出现。这种复杂的系统虽然在表型水平上并不明显，但既不可能是进化趋同的结果，一旦完全融入给定谱系的分子机制，它们也不容易丢失。因此，它们具有巨大的希望，作为明确定义的，共享的衍生特征，可用于推断主要真核类群之间的单系关系。
生物的分类具有超越分类学的价值，因为它可以揭示它们的自然关系和进化历史。在确定系统发育方面，形态学和生理学特征在很大程度上已经让位于遗传表征，尽管基因可能并不总是代表生物体。这个问题超出了统计问题，因为真实的生物过程可能会使推断的关系变得混乱或混乱。基因组中的基因集合可能更好地代表生物体，如果单个基因的发生只不过是将无偏噪声添加到原本有弹性的信号中。我们探索了这种基于基因组的系统成因方法，发现基因组树在很大程度上类似于标准的小亚基核糖体RNA（SSUrRNA）树，这表明基因组是含有它们的生物体的合适代理。
祖代宿主细胞获得蓝藻内共生体导致叶绿体的建立。新细胞器的进化主要通过基因丢失以及基因大量转移到细胞核中而发生。全基因组比较分析大大提高了我们对这种大规模基因转移的程度和后果的理解。如本章所述，来自质体祖先的基因一直是新细胞功能进化的丰富遗传物质来源。
线粒体和叶绿体起源于内共生引起的自由生活细菌。内共生事件发生后，大多数原核基因丢失或转移到宿主核（见第11章）。核编码的器官体蛋白被合成为具有氨基末端可切割前序的前体，其携带靶向和分选信息。线粒体的外膜和内膜分别含有TOM和TIM复合物，它们负责在膜上的选择性蛋白质易位。叶绿体的外膜和内膜分别含有功能等效物TOC和TIC配合物。这些复合物的主要亚基已经在体外和体内被鉴定和表征。目录和目录的一些亚基
TIC复合物在蓝藻中具有同系物，这表明叶绿体蛋白质导入机制可能是围绕原核核心建立的。相比之下，到目前为止，还没有关于细菌蛋白的报告，这些细菌蛋白与TOM和TIM复合物的亚基具有显着的同源性。叶绿体的类囊体膜的易位由Sec，信号识别粒子（SRP），pH依赖性或Tat以及YidC / Oxa1p / Alb3途径催化。蛋白质转运到线粒体内膜或穿过线粒体内膜也涉及SRP成分和Oxa1p。系统发育证据表明，这些有机体内途径来自预先存在的原核系统，用于蛋白质出口。
《细胞器、基因组和真核生物系统发育》一书于2019年由CRC
Press出版，作者是Robert P Hirt，David S. Horner。
《细胞器、基因组和真核生物系统发育》一书中，研究人员介绍了细胞器、基因组和真核生物系统发育的内容，重点是最近的技术发展，讨论的主题主要包括十六个章节。《细胞器、基因组和真核生物系统发育》一书从各个方面讲解了细胞器、基因组和真核生物系统发育的基础内容和研究方法，旨在为想要进一步研究细胞器、基因组和真核生物系统发育的研究人员提供简明易懂的介绍以及方法技术指导。
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1、本书分为十六个章节，既讲解了细胞器、基因组和真核生物系统发育的基础知识，还讲解了深入研究细胞器、基因组和真核生物系统发育在细胞内的相互作用，是一本应用性很强的书籍，对于想要学习研究细胞器、基因组和真核生物系统发育的研究人员来说是一本很有意义的指导书籍。
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总的说来，《细胞器、基因组和真核生物系统发育》一书为想要了解细胞器、基因组和真核生物系统发育的研究方法的人员提供了清晰的导读路径，作为细胞器、基因组和真核生物系统发育领域的一本前沿研究图书，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录：
真核生物起源和进化概述
Excavata和Amitochondriate Eukaryotes的起源
Plastids的进化史
铬肺泡酸盐多样性和细胞大进化
动物的起源和进化，真菌及其单细胞盟友
树木重建中的陷阱和真核生物的系统发育
进化生物学对基因组数据分析的重要性
基因组学时代的真核系统发育
基因组系统发育
微生物寄生虫的基因组学
质体基因对植物核基因组的进化贡献及其对所有细胞区室蛋白质组组成的影响。叶绿体和线粒体中的蛋白质易位机制
有丝分裂体，氢体和线粒体
比较基因组学视角下的真核细胞进化
发育和进化中的膜组和膜遗传
表观遗传和进化适应
林岚 武汉大学生命科学学院 博士研究生