de 2,3 millones de especies liberadas; UM juega un papel clave en el proyecto

Universidad de Michigan

ANN ARBOR – Un primer borrador del “árbol de la vida” de los aproximadamente 2,3 millones de especies nombradas de animales, plantas, hongos y microbios ha sido puesto en libertad, y dos biólogos de la Universidad de Michigan desempeñado un papel clave en su creación.

Un esfuerzo de colaboración entre 11 instituciones, el árbol representa las relaciones entre los seres vivos, ya que se separaron el uno del otro a través del tiempo, trazando de nuevo al principio de la vida en la Tierra hace más de 3,5 mil millones de años.

Decenas de miles de árboles más pequeños se han publicado en los últimos años para ciertas ramas del árbol de la vida – algunos contienen más de 100.000 especies – pero esta es la primera vez que estos resultados se han combinado en un único árbol que abarca toda la vida . El resultado final es un recurso digital que está disponible en línea libre para que cualquiera pueda usar o editar, como un “Wikipedia” para los árboles evolutivos.

La comprensión de cómo los millones de especies en la Tierra están relacionados entre sí ayuda a los científicos a descubrir nuevos fármacos, aumentar los rendimientos de cosechas y ganado, y rastrear los orígenes y la propagación de enfermedades infecciosas como el VIH, el Ébola y la gripe.

“Este es el primer intento real de conectar los puntos y poner todo junto”, dijo el investigador principal Karen Cranston, de la Universidad de Duke. “Piense en ello como la versión 1.0.” Un documento que resume los resultados se publicó inProceedings en línea de la Academia Nacional de Scienceson 18 de septiembre.

UM biólogo evolutivo Stephen Smith encabeza el grupo que abordó los detalles esenciales de colocar todas las ramas existentes, tallos y ramas de árbol de la vida en un solo diagrama. Cody Hinchliff, anteriormente investigador postdoctoral en el laboratorio de Smith que ahora trabaja en la Universidad de Idaho, hizo mucho del trabajo pesado en el proyecto y acciones créditos de primer autor con Smith en el artículo de PNAS.

En lugar de construir el árbol de la vida a partir de cero, los investigadores reconstruido juntos mediante la compilación de miles de fragmentos más pequeños que ya habían sido publicados en línea y su fusión en una gigantesca “súper árbol” que abarca todas las especies citadas.

“Muchos de los participantes en el proyecto han contribuido cientos de horas de seguimiento hacia abajo y de limpieza hasta miles de árboles de la literatura, a continuación, seleccionar 484 de ellos que se utiliza para generar el proyecto de árbol de la vida”, dijo Hinchliff.

La combinación de los 484 árboles era un proceso laborioso que tardó tres años en completarse, dijo Smith, profesor asistente en el Departamento de Ecología y Biología Evolutiva.

Smith y Hinchliff trajeron tanto comprensión de la computadora y el conocimiento de la biología evolutiva para el proyecto, lo que les obligaba a escribir decenas de miles de líneas de código informático y crear varios paquetes de software nuevos.

“Además del proceso de combinación de los árboles existentes, gran parte de lo que se hizo en la Universidad de Michigan fue el desarrollo de herramientas y técnicas y el análisis del propio árbol,” dijo Smith. “Para completar este proyecto, tuvimos que codificar nuestras propias soluciones. No había nada fuera de la caja que podríamos usar “.

El objetivo era crear herramientas de software y algoritmos que equilibran rendimiento con eficiencia al combinar un gran número de árboles, dijo Hinchliff.

“Nuestro software, que se llama ‘treemachine,’ tomó unos días para generar el proyecto actual del árbol de la vida en una estación de trabajo de sobremesa equipado moderadamente en la oficina de Stephen,” dijo. “A modo de comparación, otros métodos del estado de la técnica que probamos hubieran tomado cientos de años para terminar en ese tipo de hardware.”

Otro de los retos que enfrenta el equipo: La gran mayoría de los árboles evolutivos se publican como archivos PDF y otros archivos de imágenes que son imposibles de entrar en una base de datos o fusionarse con otros árboles.

“Hay una muy gran diferencia entre la suma de lo que los científicos saben acerca de cómo los seres vivos están relacionados, y lo que es realmente disponible digitalmente”, dijo Cranston.

Como resultado, las relaciones que se muestran en algunas partes del árbol, como las ramas que representan a las familias de guisantes y de girasol, no siempre están de acuerdo con la opinión de expertos.

Otras partes del árbol, particularmente insectos y microbios, siendo difícil de alcanzar.

Eso es porque incluso el archivo en línea más popular de secuencias genéticas primas – a partir de los cuales se construyen muchos árboles evolutivos – contiene datos de ADN de menos del 5 por ciento de las decenas de millones de especies que se estima existen en la Tierra.

“Tan importante como la que muestra lo que sabemos acerca de las relaciones, este primer árbol de la vida también es importante para revelar lo que no sabemos”, dijo el co-autor Douglas Soltis de la Universidad de Florida.

Para ayudar a llenar los vacíos, el equipo también está desarrollando un software que permitirá a los investigadores a iniciar sesión y actualizar y revisar el árbol como nuevos datos vienen en los millones de especies sigue siendo nombrados o descubiertos.

“Esto es sólo el principio”, dijo Smith. “Mientras que el árbol de la vida es interesante por derecho propio, nuestra base de datos de miles de árboles curadas es un recurso aún más útil. Esperamos que esta publicación anime a otros investigadores a contribuir con sus propios estudios o para introducir información de fuentes publicadas con anterioridad “.

“Hace veinticinco años, la gente dijo que este objetivo de enormes árboles era imposible”, dijo Soltis. “El Árbol de la Vida Abierta es un punto de partida importante que otros investigadores ahora pueden refinar y mejorar en las próximas décadas.”

Esta investigación fue apoyada por un período de tres años y $ 5,76 millones de concesiones de la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (1.208.809), incluyendo $ 900.000 a la Universidad de Michigan.

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