The last system by Cavalier-Smith

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

At the end of 2022, after the death of T. Cavalier-Smith, his fundamental synthesis under the title “Ciliary transition zone evolution and the root of the eukaryote tree: implications for opisthokont origin and classification of kingdoms Protozoa, Plantae, and Fungi” was published on the “Protoplasma” pages. This work highlights the organization of the transition zone of the eukaryotic flagellum and provides a new author’s system for this domain. Since the analysis of this heuristically important paper was not included in any memorial essay dedicated to Cavalier-Smith published in 2021–2022, this writing is dedicated to attempt of such an analysis. In addition, a glossary is provided containing specific terms introduced by Cavalier-Smith, which will help to better navigate the theoretical heritage of this scientist.

Full Text

СОКРАЩЕНИЯ:

DRIP – таксономическая группировка: Dermocystidium, rosette agent, Ichtyophonus, Psorospermium; SAR – таксономическая группировка: Stramenopiles, Alveolata, Rhizaria; Spd-2 (spindle-defective 2) – название гена, кодирующего белковый фактор, участвующий в дупликации центриолей; TOC-TIC (translocation at the outer chloroplast envelope – translocation at the inner chloroplast envelope) – система импорта хлоропластных белков; ТР (transverse plate) – поперечная пластинка в переходной зоне жгутика.

ВВЕДЕНИЕ

Томас Кавалье-Смит (Cavalier-Smith) – всемирно известный «биолог-энциклопедист», эволюционист, цитолог и протистолог, один из основоположников мегасистематики эукариот – умер 19 марта 2021 г. Его жизни и научной деятельности мы посвятили очерк, увидевший свет в 2022 г. [1]. В самом конце 2022 г., уже после публикации этого очерка, вышла последняя статья Кавалье-Смита, изданная посмертно и не вошедшая в некрологи, публиковавшиеся в 2021–2022 гг. Статья под названием «Ciliary transition zone evolution and the root of the eukaryote tree: implications for opisthokont origin and classification of kingdoms Protozoa, Plantae, and Fungi» (Эволюция переходной зоны жгутика и корень древа эукариот: помощь для понимания происхождения опистоконтов и классификации царств Protozoa, Plantae и Fungi) [2] представляет обширный обзор, опубликованный в журнале «Protoplasma», печатавший ранее обзоры Кавалье-Cмита по классификации Chromista [3], Rhizaria [4], а также происхождению неомура [5]. После того, как в 2016 г. Кавалье-Смит и его жена Эма Чао переехали в Корнуолл, Кавалье-Смит стал подводить итоги своей деятельности и каждый его обзор характеризовался основательностью, превышая объем в 50, а иногда и 100 страниц. Последняя статья Кавалье-Смита имеет объем 106 стра ниц. Придающая определенную завершенность творческому наследию этого ученого, эта статья подвигла нас написать эпилог к нашему предыдущему очерку. Кроме того, мы ставили задачу зафиксировать некоторые названия таксонов и произведенные от них термины, введенные в обиход Кавалье-Смитом, но обычно не используемые его современниками. В условиях интенсифицирующегося информационного потока эти термины, за которыми стоит глубокое содержание, с каждым годом подвергаются риску забвения, хотя имеют не только эвристическую, но и дидактическую ценность. С этой целью в конце данного очерка мы приводим составленный нами «Глоссарий Кавалье-Смита».

Эволюция переходной зоны жгутика по Кавалье-Смиту

В своей последней статье Кавалье-Смит подробно обсуждает эволюцию переходной зоны жгутика эукариот, останавливаясь на ранее упущенных из виду эволюционно значимых ультраструктурных деталях.

Переходная зона аксонемы жгутика находится в районе выхода жгутика из клетки (внешняя часть жгутика именуется ундулиподией). Внутри клетки аксонема крепится к кинетосоме (базальному телу), располагающемуся под клеточной мембраной. Кинетосома представляет собой полый цилиндр, стенка которого состоит из 9 триплетов микротрубочек, соединенных, как правило, фибриллярными мостиками. В состав триплета, помимо аксонемных A- и B-микротрубочек, входит дополнительная C-микротрубочка, прилегающая к B-микротрубочке. В центре проксимальной части кинетосомы находится ось со спицами.

Детали организации переходной зоны аксонемы жгутика в различных группах эукариот имеют свою специфику. Обычно в переходной зоне располагаются структуры, способствующие укреплению жгутика в месте его выхода из клетки: поперечная пластинка, присутствующая в числе от одной до четырех почти во всех группах эукариот, звездчатое образование, свойственное большинству зеленых растений, одинарная и двойная спираль, свойственные страменопилам, центральный филамент, свойственный хоанофлагеллятам.

Эукариот с плотной округлой поперечной пластинкой и укрепленной дублетами микротрубочек в крайнем основании переходной зоной жгутика Кавалье-Смит именует дискариями. Представителям этой группы свойственно наличие ниже поперечной пластинки 1) т. н. «желудевидной структуры» (acorn structure) и 2) V-образной системы филаментов. «Желудевидная структура» представляет собой замкнутый филамент около 10 нм толщиной, прикрепляющийся к А-микротрубочкам первого, второго, седьмого, восьмого и девятого дублетов и пересекающий V-систему филаментов, соединяющую А-микротрубочки четвертого и пятого дублетов в центральным филаментом. Дискариями, согласно Кавалье-Смиту, можно считать всех эукариот за исключением малавимонад. Переходная зона жгутика малавимонад резко отличается от таковой дискариев тем, что она очень короткая, без V-филаментов и сегментообразным предшественником «желудевидной структуры».

Таким образом, Кавалье-Смит создает дихотомию «малавимонады/дискарии», между которыми, по мнению ученого, и находится «корень эукариот». Mala wimonas – гетеротрофный одноядерный несущий митохондрии жгутиконосец с развитым гликокаликсом и двумя длинными (примерно в 1–1,5 раза длиннее тела клетки) изоконтными жгутиками. Передний жгутик имеет изогнутую форму, при этом задний жгутик прижат, но не прикреплен к вентральной поверхности клетки. Морфологически этот жгутиконосец несет как признаки Jakobida (Discoba), так и представителей царства Crumalia, базального амебозоям и опистоконтам. Молекулярные данные о положении Malawimonas на древе эукариот противоречивы, при этом привлечение сравнительных данных по аминокислотным последовательностям белков эубактериального происхождения показывает базальную позицию малавимонад по отношению к Crumalia и Obazoa [6].

Затрагивается в обзоре Кавалье-Смита и кроновая область древа эукариот. Он обращает внимание на недавнее открытие «базальной красной водоросли» Rhodelphis (гетеротрофного жгутиконосца с редуцированными пластидами) [7] и рассматривает особенности переходной зоны жгутика этого протиста – последняя демонстрирует сходство с таковой глаукофитовых водорослей и гетеротрфного жгутиконосца Picomonas неопределенного родства. Выявленное сходство побудило Кавалье-Смита пересмотреть классификацию царства Plantae, а именно объединить Picomonadea и Rhodelphea в группу Pararhoda (рассматриваемую в ранге отдела). Pararhoda и Rhodophyta он объединил в инфрацарство Rhodaria подцарства Biliphyta царства Plantae, включая в это подцарство также отдел Glaucophyta, характеризующийся сходной структурой переходной зоны жгутика.

Система и филогения эукариот

Как и в предыдущих крупных обзорах [8, 9] в своей последней статье Кавалье-Смит придерживается пятицарственной системы эукариот (царства Protozoa, Animalia, Fungi, Chromista и Plantae; шестое – прокариотное – царство он именует Bacteria). При этом кардинальным изменениям от системы к системе подвергается структура царств Protozoa и Chromista, а Protozoa признается самим автором полифилетической группировкой. В последней системе Кавалье-Смита таксономическая структура царства Protozoa имеет следующий вид:

Подцарство 1. Malawimonada

  • ••Тип Malawimonada (единственный класс и отряд)

Подцарство 2. Natozoa

  • Инфрацарство 1. Archezoa
  • ••Тип Metamonada
  • •••Подтип 1. Anaeromonada
  • •••••Класс Anaeromonadea (отряды Trimastigida, Paratrimastigida, Oxymonadida)
  • •••Подтип 2. Trichozoa
  • ••••Инфратип 1. Parabasalia
  • •••••Класс Trichomonadea (единственный отряд)
  • ••••Инфратип 2. Fornicata
  • •••••Класс Carpomonadea (единственный отряд)
  • •••••Класс Eopharyngea (отряды Diplomonadida, Retortomonadida)
  • Инфрацарство 2. Eozoa
  • ••Тип 1. Eolouka
  • •••••Класс Jakobea (единственный отряд)
  • •••••Класс Tsukubamonadea (единственный отряд)
  • •Надтип 2. Discicristata
  • ••Тип 1. Euglenozoa
  • •••Подтип 1. Euglenoida (разделение на классы и отряды по [10]).
  • •••Подтип 2. Postgaardia (разделение на классы и отряды по [10])
  • •••Подтип 3. Glycomonada
  • •••••Класс Kinetoplastea (разделение на отряды по [10])
  • •••••Класс Diplonemea (разделение на отряды по [10])
  • ••Тип 2. Percolozoa
  • •••Подтип 1. Orthozoa
  • •••••Класс 1. Pharyngomonadea (единственный отряд)
  • •••••Класс 2. Lunosea (единственный отряд Sele naionida)
  • •••Подтип 2. Tetramitia
  • •••••Класс Neovahlkampfea
  • ••••Инфратип Eutetramitia
  • •••••Класс 1. Heterolobosea (отряды Acrasida, Schizophyenida)
  • •••••Класс 2. Lyromonadea (единственный отряд)
  • •••••Класс 3. Percolatea (единственный отряд)
  • Инфрацарство 3. Hemimastigophora (единственный тип, класс, отряд)

Подцарство 3. Sarcomastigota

  • Инфрацарство 1. Sulcozoa
  • ••Тип 1. Sulcozoa
  • •••Подтип 1. Planomonada
  • •••••Класс Planomonadea (единственный отряд)
  • •••Подтип 2. Varisulca
  • •••••Класс 1. Diphyllatea (единственный отряд Diphyl leida)
  • •••••Класс 2. Glissodiscea (единственный отряд Mantamonadida)
  • •••••Класс 3. Hilomonadea (единственный отряд Rigifilida)
  • Инфрацарство 2. Diacentrida
  • ••Тип 1. Apusozoa
  • •••••Класс Thecomonadea (единственный порядок Apusomonadida)
  • ••Тип 2. Amoebozoa
  • •••Подтип 1. Tevosa
  • ••••Инфратип 1. Lobosa
  • •••••Класс Tubulinea (единственный отряд)
  • ••••Инфратип 2. Conosa
  • •••••Класс Archamoebea (единственный отряд)
  • •••••Надкласс Mycetozoa (перечисляется в ранге «большого класса», объединяющего хорошо известные микологам подчиненные таксоны)
  • •••••Класс Variosea (единственный отряд)
  • •••••Класс Cutosea (единственный отряд)
  • •••Подтип 2. Discosa
  • •••••Класс Discosea (единственный отряд)

Инфрацарство 3. Opizoa

  • ••Тип 1. Choanozoa
  • •••Подтип 1. Choanofila
  • •••••Класс 1. Choanoflagellatea (единственный отряд)
  • •••••Класс 2. Filasterea (единственный отряд)
  • •••••Класс 3. Ichthyosporea (отсылка к традиционно принимаемым группам клады DRIP)
  • •••Подтип 2. Paramycia
  • •••••Класс Cristidiscoidea (отряды Nucleariida, Fonticulida)
  • ••Тип 2. Opisthosporidia
  • •••Подтип 1. Rozellidia
  • •••••Класс Rozellidea (единственный отряд)
  • •••Подтип 2. Aphelidia
  • •••••Класс Aphelidea (единственный отряд)
  • •••Подтип 3. Microsporidia
  • •••••Класс Microsporea (единственный отряд)
  • •••••Класс Metchnikovellea (единственный отряд)

Основные события в эволюции эукариот, ассоциированные со становлением их крупнейших подразделений, Кавалье-Смит перечисляет на новой филогенетической схеме (рис. 1).

 

Рис. 1. Пять царств эукариот (Protozoa, Animalia, Fungi, Chromista, Plantae) и основные события в их эволюции (поперечные черточки) в последней системе Кавалье-Смита [2]

 

Группу Malawimonada Кавалье-Смит противопоставляет остальным эукариотам, у которых в переходной зоне жгутика сформировались типичная поперечная пластинка, V-филаменты и «желудевидная структура» – т. н. дискариям; при этом малавимонад, наряду с некоторыми группами дискарий (саркомастиготы, опизои, диацентриды, сулькозои, натозои) он относит к царству Protozoa.

Следующая после «малавимонады/дискарии» базальная дихотомия эукариот по Кавалье-Смиту – «дорсаты/нататы»: первые (Сrumalia, Obazoa) изначально ползали по субстрату, имеют более выраженную дорзивентральную симметрию и часто скользящий жгутик; вторые (Discoba, SAR, Plantae) были изначально свободноплавающими жгутиконосцами.

Среди натат Кавалье-Смит противопоставляет метамонад, живущих в анаэробных условиях, остальным группам – т. н. фотариям. Среди последних дискоб он противопоставляет эукортам (Hemimastogophora, SAR, Plantae), для которых характерно укрепление кортикального слоя клетки.

Планомонад Кавалье-Смит противопоставляет осталь ным дорсатам, для которых свойственен фагоцитоз или вторичная его потеря (Fungi).

Таким образом, в последней своей системе Кавалье-Смит отказался от сближения малавимонад с метамонадами в группе скотокариот, как он это делал ранее [11] и оставил в прошлом концепцию «эвгленозойного корня эукариот».

Кавалье-Смит и ранги

И в последней системе Кавалье-Смит подтвердил свое кредо – «царств не должно быть много». Полифилия царства Protozoa, а также разнесение явно родственных грибов и животных по различным царствам, равно как и разные принципы выделения отделов у многоклеточных и одноклеточных организмов, получали в его работах очень сложное объяснение: таксон по Кавалье-Смиту имеет одновременно градистскую и кладистическую составляющие, причем у разных таксонов это соотношение различно. Однако требование монофилии таксона, неявно, но определенно предъявляемое филогенетической систематикой, заставляет выводить из обращения полифилетические «таксоны-юнионы», «прагматические» и «исторические» классификационные единицы. Кроме того, согласование рангов – требование, предъявляемое к любой системе, вне зависимости от ее «масштабирования». Кавалье-Смит издавна прибегает к широкому использованию вставочных таксономических категорий (подцарство, инфрацарство, надтип, подтип, инфратип) в случае классификации Protozoa. Очевидно, такая практика может быть распространена на близкородственные группы, расположенные Кавалье-Смитом в других царствах.

Так, тип Opisthosporidia (с подтипами Rozellidia, Aphelidia, Microsporidia), рассматривающийся Кавалье-Смитом в инфрацарстве Opizoa царства Protozoa, является сестринской группой грибов (Fungi) [12], с точки зрения филогенетической систематики, равной им по рангу. Ранг царства грибы получили даже не в домолекулярную, а в «досветооптическую» эпоху и с тех пор консенсусные представления о ранге царства поддерживаются по самым разным причинам (большое число видов грибов, описание множества новых отделов, организационная обособленность микологов), не имеющим, однако, никакого отношения к объективной оценке филогенетической позиции грибов на древе опистоконтов (даже в случае упразднения полифилетического царства Protozoa грибы будут иметь ранг, равный опистоспоридиям и более или менее соответствующий уровню типа/отдела) [13].

Таким образом, последняя система Кавалье-Смита в очередной раз остро ставит проблему ранжирования филогенетического древа эукариот.

Глоссарий Кавалье-Смита

Будучи не только блестящим исследователем, но и дидактом, Кавалье-Смит избегал типифицированных названий таксонов высокого ранга, отдавая предпочтения названиям, отражающим «филогенетическую суть» группы. Эти названия составляют существенную часть теоретического наследия Кавалье-Смита.

Alveolata, альвеоляты [14] – клада эукариот, более или менее соответствующая рангу надтипа, объединяющая инфузории, динофлагелляты, апикомплексы и ряд других групп протистов, имеющих кортикальные аль веолы.

Apusozoa [15] – тип гетеротрофных жгутиконосцев (буквально «безногие животные»); клада, базальная по отношению к амебозоям и опистоконтам.

Archezoa sensu Cavalier-Smith [16] – базальные таксоны древа эукариот, объединяющие протистов, лишенных митохондрий; объем понятия менялся за счет исключения из этой группы пелобионтов, энтамеб, микроспоридий; в последней системе инфрацарство Protozoa, включающее единственный тип Metamonada.

Bigyra [17] – описан в ранге отдела для гетеротрофных Heterokonta из групп Opalozoa и Sagenista; название отсылает к двойной спирали в переходной зоне жгутика.

Bikonta, bikonts, двужгутиковые [18] – суперклада эукариот, включающая Apusozoa, Excavata, Rhizaria, Corticata, Plantae и противопоставленная Unikonta.

Biliphyta [19] – парафилетическая группировка (изначально подцарство) Plantae, объединяющая красные и глаукофитовые водоросли, содержащие дополнительные фотосинтетические пигменты фикобилины; следует отметить, что глаукофитовые водоросли содержат цианеллы, в то время как пластиды красных водорослей уже утратили клеточную стенку и морфологию свободноживущих цианей.

Breviatea [20] – группа, описанная изначально в ранге отряда безмитохондриальных амеб, в настоящее время рассматривается как базальная по отношению к амебозоям клада; название отсылает к видовому названию Breviata anathema.

Choanozoa [2] – тип инфрацарства Opizoa царства Protozoa с подтипами Choanofila (Choanoflagellatea, Filasterea, Ichtyosporea) и Paramycia (Cristidiscoidea).

Chromista, chromists, хромисты [19] – царство эукариот, объединяющее SAR, Haptista и Cryptista; сохранено Кавалье-Смитом в максимально широком объеме [2, 3], хотя в последнее время показано родство Cryptista и Plantae.

Corticata, кортикаты [21] – группировка эукариот, объединяющая Plantae и Chromista; название отсылает к более укрепленному (по сравнению с дискобами и аморфеями) наружному слою клетки кортикат.

Cristidiscoidea [8] – класс Protozoa, объединяющий амеб Nucleariida и Fonticulida, характеризующихся дисковидными кристами митохондрий.

Cryptista, криптисты [22] – клада эукариот, более или менее соответствующая рангу типа (отдела), объединяющая солнечники Endohelea и криптофитовые водоросли.

Diacentrida [2] – инфрацарство царства Protozoa, объединяющее типы Apusozoa и Amoebozoa (см. также Sarcomastigota).

Discicristata [23] – cуперклада протистов, объединяющая клады Euglenozoa и Percolozoa; название указывает на дисковидные митохондриальные кристы у представителей обеих групп.

Dorsates, дорсаты [2] – протисты, изначально ползавшие по субстрату, для которых характерны выраженная дорзивентральная уплощенность клетки, а также во многих случаях скользящий жгутик.

Eolouka [24] – парафилетический тип протистов, объединяющий монофилетические линии Jakobea и Tsukubea; название отсылает к наличию у жгутиконосцев брюшной жгутиковой бороздки (louka) и указывает на древний возраст группы.

Eozoa [17] – подцарство Protozoa, позиционируемое в качестве наиболее древнего; в различных системах Кавалье-Смита объем подцарства варьировал.

Eucorta, эукорты [2] – эукариоты, характеризующиеся укрепленным цитоскелетом, а также иногда субмембранными усложнениями покровов; группировка включает Hemimastigophora, SAR и Plantae.

Euglenozoa, euglenozoans, эвгленозои [19] – царство (1981 г.) или тип (2022 г.) протистов; группировка, объединяющая эвгленовые водоросли и кинетопластид.

Gyrista [8] – надтип (надотдел) в группе Heterokonta, объединяющий Bicosoecea, Developea, Ochrophyta; название отсылает к двойной спирали в переходной зоне жгутика.

Halvaria [18] – одна из клад SAR, распадающаяся на клады Heterokonta и Alveolata.

Haptista, гаптисты [25] – клада эукариот, более или менее соответствующая рангу надтипа, объединяющая центрохелидные солнечники и гаптофитовые водо росли.

Harosa [26] – одна из клад SAR, распадающаяся на клады Halvaria и Rhizaria; название образовано от первых букв слов Heterokonta, Alveolata и Rhizaria с добавлением суффикса -osa, фигурирующего в названиях ряда групп амебозоев.

Metamonada sensu Cavalier-Smith [16] – анаэробные жгутиконосцы со сложным жгутиковым аппаратом; тип инфрацарства Archezoa, объединяющий анаэромонады и трихозои.

Natates, нататы [2] – изначально свободноплавающие жгутиконосцы.

Natozoa [2] – часть царства Protozoa, объединяющая Archezoa, Eozoa и Hemimastigophora, т. е. не дорсат и не кортикат.

Neokaryotes, неокариоты [27] – клада, противопоставленная «базальным эукариотам» в системе Кавалье-Смита 1993 г. (Percolozoa, Euglenozoa, Jakobea).

Ochrophyta, ochrophytes, охрофиты [28] – отдел водорослей группы Heterokonta, объединяющий золотистые, желто-зеленые, диатомовые, бурые, рафидофитовые водоросли.

Opizoa [2] – часть опистоконтов (Choanozoa и Opistho sporidia), остающаяся в консервативной пятицарственной системе эукариот в царстве Protozoa.

Photaria, фотарии [2] – все аэробные нататы, противопоставлемые анаэробным скотокариотам (метамо надам).

Planomonada [2] – подтип типа Sulkozoa царства Protozoa; название отсылает к дорзивентрально уплощенному телу жгутиконосцев.

Podiata, podiates, подиаты [24] – суперклада, объединяющая клады Amorphea и Crumalia, представители которых способны к образованию псевдоподий.

Sarcomastigota [18] – подцарство Protozoa, объединяющее Apusozoa и Amoebozoa и совмещающее признаки саркодовых и жгутиконосцев.

Scotokaryotes, скотокариоты [24] – базальная клада Neokaryotes; помимо метамонад, включала также Malawimonas (в последней системе Кавалье-Смит противопоставил малавимонады всем остальным эукариотам); в плане логического членения противостоит группировке фотарий (photaria).

Torcids, торциды [2] – синоним Amorphea; название отсылает к лат. torcides – искривленные.

Unikonta, unikonts, одножгутиковые [18] – суперклада эукариот, включающая Amoebozoa, Opisthokonta и некоторые другие группы.

Varisulca [29] – клада, базальная подиатам, синоним Crumalia [13], название отсылает к наличию у жгутиконосцев брюшной бороздки различной морфологии.

Viridiplantae [19] – изначально противопоставленное Biliphyta подцарство Plantae, объединяющее зеленые водоросли и высшие растения (содержат хлорофиллы а, b и не содержат фикобилины).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В истории систематики эукариот известно несколько попыток выявить «базовую дихотомию». Все они имели важное познавательное значение, но с накоплением новых знаний картина усложнялась. Дихотомия «тубуликристаты/ламелликристаты» стала неочевидной, когда была показана вариабельность формы митохондриальных крист, например, у красных водорослей, у криптофитовых водорослей выявлен особый тип пластинчатых крист (ребровидные кисты), а кристы представителей Euglenozoa и Percolozoa стали именовать дисковидными и даже создали на этом основании таксон высокого ранга Discoba, не укладывающийся в прежнюю «дихотомию». Позднее дисковидные кристы были выявлены у голых филозных амеб нуклеарий и клеточных слизевиков фонтикулид, а сама «дихотомия» стала предметом истории. Дихотомия «биконты/униконты» изначально усложнялась наличием группы метамонад. Отнести эту группу к униконтам не позволяли данные морфологии, поэтому, чтобы дихотомия не выглядела «трихотомией», метамонад сближали с базальной группировкой биконтов – дискобами. Однако привлечение в мегасистематику данных секвенирования архебактериальных/эукариотных белковых последовательностей подтвердило данные, ранее полученные на последовательностях гена SSU: метамонады занимают на древе эукариот базальную позицию [30].

Таким образом, исторический бэкграунд заставляет с осторожностью относиться к новым «базовым дихотомиям», включая представленную в анализируемой статье дихотомию «Malawimonas/дискарии». Упрощение структур переходной зоны жгутика вполне может быть результатом морфофункциональной редукции. По аминокислотным последовательностям эубактериальных белков Malawinonas попадает в кладу Crumalia, т. е. «базальных Obazoa» [6].

С другой стороны, в ходе тестирования тезиса Кавалье-Смита, несомненно, будет пролит свет на более тонкую структуру «базальных униконтов» (имеющих, к слову, два жгутика).

На несколько месяцев ранее последней статьи Кавалье-Смита вышла работа японских исследователей [31], посвященная решению одной из проблем в кроновой области древа эукариот. На древе, построенном на основе мультигенных сравнений (GlobE-анализ), в качестве корневой выступает клада, содержащая с одной стороны Nutomonas longa (Planomonadida, базальные Obazoa), а с другой – Paratrimastix pyriforme (Preaxostyla, метамонады) – таким образом, природа вновь как бы насмехается над пытливым умом исследователя. Важным выводом из цитируемой работы является подтверждение принадлежности Cryptista к группировке, которую мы называем Plantae, принадлежности Glaucophyta к «Viridiplantae», а Picozoa – к Rhodophyta (в последней работе Кавалье-Смита группа Cryptista по-прежнему рассматривалась среди Chromista, а Glaucophyta рассматривались в качестве «базальных растений», каковыми, по версии японских авторов, являются как раз криптисты). Эти данные – шаг по пути нивелирования еще одной дихотомии Кавалье-Смита – «Plantae/Chromista» – и неожиданный выход на авансцену мегасистематики более крупной группировки, созданной этим исследователем в 2002 г., – Сorticata.

В заключение следует отметить, что как мыслитель Кавалье-Смит сформировался до «молекулярной революции» в систематике и имел богатый опыт и культуру «морфологических построений». Его интересовала родословная таксонов даже не сама по себе, но в связи с трансформацией плана строения клетки в различных эволюционных линиях. В своей последней статье Кавалье-Смит приводит 28 тезисов, касающихся эволюции цитоскелета и организации базальной зоны жгутика в различных группах эукариот. Однако, помимо тщательно проработанной морфологической части, последняя статья Кавалье-Смита ценна тем, что ставит важные вопросы о ранговой структуре системы эукариот и универсальном прародителе группы, и являет пример глубокого обобщения и синтеза знаний.

×

About the authors

Ivan V. Zmitrovich

Komarov Botanical Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: iv_zmitrovich@mail.ru

D.Sc. in Biology, Leading Researcher, Laboratory of Systematics and Geography of the Fungi

Russian Federation, St. Petersburg

Vladimir V. Perelygin

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: vladimir.pereligin@pharminnotech.com

Dr. Med. Sci., Professor, Head of the Industrial Ecology Department

Russian Federation, St. Petersburg

Mikhail V. Zharikov

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: zharikov.mihail@pharminnotech.com

Master of the Department of Industrial Ecology

Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Zmitrovich I. V., Perelygin V. V., Zharikov M. V. To the 80th anniversary of Professor Thomas Cavalier-Smith. Pharmacy Formulas. 2022. М. 4(4). P. 86–96. doi: 10.17816/phf321799. (In. Russ).
  2. Cavalier-Smith T. Ciliary transition zone evolution and the root of the eukaryote tree: implications for opisthokont origin and classification of kingdoms Protozoa, Plantae, and Fungi. Protoplasma. 2022. V. 259. P. 487–593. doi: 10.1007/s00709-021-01665-7
  3. Cavalier-Smith T. Kingdom Chromista and its eight phyla: a new synthesis emphasising periplastid protein targeting, cytoskeletal and periplastid evolution, and ancient divergences. Protoplasma. 2018. V. 255. P. 297–357. doi: 10.1007/s00709-017-1147-3
  4. Cavalier-Smith T., Chao E. E., Lewis R. Multigene phylogeny and cell evolution of chromist infrakingdom Rhizaria: contrasting cell organization of sister phyla Cercozoa and Retaria. Protoplasma. 2018. V. 255. P. 1517–1574. doi: 10.1007/s00709-018-1241-1
  5. Cavalier-Smith T., Chao E. Multidomain ribosomal protein trees and the planctobacterial origin of neomura (eukaryotes, archaebacteria). Protoplasma. 2020. V. 257 (3). P. 621–753. doi: 10.1007/s00709-019-01442-7
  6. Derelle R., Torruella G., Klimeš V., Eliáš M. Bacterial proteins pinpoint a single eukaryotic root. PNAS. 2015. V. 112 (7). P. E693–E699. doi: 10.1073/pnas.1420657112
  7. Gawryluk R. M.R., Tikhonenkov D. V., Hehenberger E., Husnik F., Mylnikov A. P., Keeling P. J. Non-photosynthetic predators are sister to red algae. Nature. 2019. V. 572. P. 240–243. doi: 10.1038/s41586-019-1398-6
  8. Cavalier-Smith T. A revised six-kingdom system of life. Biol. Rev. 1998. V. 73. P. 203–266.
  9. Cavalier-Smith T. Only six kingdoms of life. Proc. Biol. Sci. 2004. V. 271 (1545). P. 1251–1262. doi: 10.1098/rspb.2004.2705
  10. Cavalier-Smith T. Higher classification and phylogeny of Euglenozoa. Eur. J. Protistol. 2016. V. 56. P. 250–276. doi: 10.1016/j.ejop.2016.09.003
  11. Cavalier-Smith T., Chao E. E., Lewis R. Multiple origins of Heliozoa from flagellate ancestors: New cryptist subphylum Corbihelia, superclass Corbistoma, and monophyly of Haptista, Cryptista, Hacrobia and Chromista. Molec. Phylog. Evol. 2015. 93: 331–362. doi: 10.1016/j.ympev.2015.07.004
  12. Karpov S. A., Cvetkova V. S., Annenkova N. V., Vishnyakov A. E. Kinetid structure of Aphelidium and Paraphelidium (Aphelida) suggests the features of the common ancestor of Fungi and Opisthosporidia. J. Eukaryot. Microbiol. 2019. V. 66. P. 911–924. doi: 10.1111/jeu.12742
  13. Zmitrovich I. V., Perelygin V. V., Zharikov M. V. Nomenclature and rank correlation of higher taxa of eukaryotes: monograph. Moscow: INFRA-M, 2022. 183 p. (Folia Cryptogamica Petropolitana, No. 8)
  14. Cavalier-Smith T. Cell diversification in heterotrophic flagellates. In: D. J. Patterson, J. Larsen (eds). The Biology of free-living heterotrophic flagellates. Oxford University Press, 1991, pp. 113–131.
  15. Cavalier-Smith T., Chao E. E., Stechmann A., Oates B., Nikolaev S. Planomonadida ord. nov. (Apusozoa): ultrastructural affinity with Micronuclearia podoventralis and deep divergences within Planomonas gen. nov. Protist. 2008. V. 159 (4):535–562. doi: 10.1016/j.protis.2008.06.002
  16. Cavalier-Smith T. Eukaryotes with no mitochondria. Nature. 1987. V. 326 (6111). P. 332–333. doi: 10.1038/326332a0
  17. Cavalier-Smith T. Amoeboflagellates and mitochondrial cristae in eukaryote evolution: megasystematics of the new protozoan subkingdoms Eozoa and Neozoa. Archiv für Protistenkunde 1997. V. 147(3–4). P. 237–258. doi: 10.1016/S0003-9365(97)80051-6
  18. Cavalier-Smith T. Megaphylogeny, cell body plans, adaptive zones: causes and timing of eukaryote basal radiations. J. Eukaryot. Microbiol. 2009. V. 56 (1). P. 26–33. doi: 10.1111/j.1550-7408.2008.00373.x
  19. Cavalier-Smith T. Eukaryote kingdoms: seven or nine? Biosystems. 1981. V. 14(3–4). P. 461–481. doi: 10.1016/0303-2647(81)90050-2
  20. Cavalier-Smith T., Chao, Ema E.-Y., Oates B. Molecular phylogeny of Amoebozoa and the evolutionary significance of the unikont Phalansterium. European Journal of Protisto logy. 2004. V. 40. P. 21–48. doi: 10.1016/j.ejop.2003.10.001
  21. Cavalier-Smith T. The phagotrophic origin of eukaryotes and phylogenetic classification of Protozoa. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2002. V. 52(Pt 2). P. 297–354. doi: 10.1099/00207713-52-2-297
  22. Cavalier-Smith T. The kingdom Chromista. In: The chromophyte algae: problems and perspectives. Clarendon Press, Oxford, 1989, pp. 379–405.
  23. Cavalier-Smith T. The excavate protozoan phyla Metamonada Grassé emend. (Anaeromonadea, Parabasalia, Carpediemonas, Eopharyngia) and Loukozoa emend. (Jakobea, Malawimonas): their evolutionary affinities and new higher taxa. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2003. V. 53(Pt 6). P. 1741–1758. doi: 10.1099/ijs.0.02548-0
  24. Cavalier-Smith T. Early evolution of eukaryote feeding modes, cell structural diversity, and classification of the protozoan phyla Loukozoa, Sulcozoa, and Choanozoa. European Journal of Protistology. 2013. V. 49 (2). P. 115–178. doi: 10.1016/j.ejop.2012.06.001
  25. Cavalier-Smith T., Chao E. E., Lewis R. Multiple origins of Heliozoa from flagellate ancestors: New cryptist subphylum Corbihelia, superclass Corbistoma, and monophyly of Haptista, Cryptista, Hacrobia and Chromista. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2015. V. 93. P. 331–362. doi: 10.1016/j.ympev.2015.07.004
  26. Cavalier-Smith T. Kingdoms Protozoa and Chromista and the eozoan root of the eukaryotic tree. Biol Lett. 2010. V. 6(3). P. 342–345 doi: 10.1098/rsbl.2009.0948
  27. Cavalier-Smith T. Kingdom Protozoa and its 18 phyla. Microbiol. Rev. 1993. V. 57. P. 953–994. doi: 10.1128/mr.57.4.953-994.199
  28. Cavalier-Smith T. The kingdom Chromista: origin and systematic. In: F. E. Round, D. J. Chapman (eds). Progress in Phycological Research. V. 4. Bristol, 1986, pp. 309–347.
  29. Cavalier-Smith T., Chao E., Snell E. A., Berney Cédric, Fiore-Donno A. M., Lewis R. Multigene eukaryote phylogeny reveals the likely protozoan ancestors of opisthokonts (animals, fungi, choanozoans) and Amoebozoa. Molecular Phylogenetics and Evolution. 2014. V. 81. P. 71–85. doi: 10.1016/j.ympev.2014.08.012
  30. Jewari C. A. I., Baldauf S. L. An excavate root for the eukaryote tree of life. Sci. Adv. 2023. V. 9, eade4973. doi: 10.1126/sciadv.ade4973
  31. Yazaki E., Yabuki A., Imaizumi A. et al. The closest lineage of the Archaeplastida is revealed by phylogenomics analyses that include Microheliella maris. Open Biology. 2022. V. 12. P. 210376. doi: 10.1098/rsob.210376

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Five kingdoms of eukaryotes (Protozoa, Animalia, Fungi, Chromista, Plantae) and the main events in their evolution (cross bars) in the last Cavalier-Smith system [2]

Download (231KB)

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 76969 от 11.10.2019.