Текст книги "Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции"

Szathmary, E. (2000) The Evolution of Replicators. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 355: 1,669—1,676.

Szathmary, E., and L. Demeter. (1987) Group Selection of Early Replicators and the Origin of Life. J Theor Biol 128: 463–486.

Szathmary, E., and J. Maynard Smith. (1997) From Replicators to Reproducers: The First Major Transitions Leading to Life. J Theor Biol 187: 555–571.

Takeuchi, N., and P. Hogeweg. (2008) Evolution of Complexity in RNA-Like Replicator Systems. Biol Direct 3: 11.

Takeuchi, N., P. Hogeweg, and E. V. Koonin. (2011) On the Origin of DNA Genomes: Evolution of the Division of Labor Between Template and Catalyst in Model Replicator Systems. PLoS Comput Biol, in press.

Tatusov, R. L., N. D. Fedorova, J. D. Jackson, A. R. Jacobs, B. Kiryutin, E. V. Koonin, D. M. Krylov, R. Mazumder, S. L. Mekhedov, A. N. Nikolskaya, B. S. Rao, S. Smirnov, A. V. Sverdlov, S. Vasudevan, Y. I. Wolf, J. J. Yin, and D. A. Natale. (2003) The Cog Database: An Updated Version Includes Eukaryotes. BMC Bioinformatics 4: 41.

Tatusov, R. L., E. V. Koonin, and D. J. Lipman. (1997) A Genomic Perspective on Protein Families. Science 278: 631–637.

Tejero, H., A. Marin, and F. Montero. (2011) The Relationship Between Error Catastrophe, Survival of the Flattest, and Natural Selection. BMC Evol Biol 11: 2.

Theobald, D. L. (2010) A Formal Test of the Theory of Universal Common Ancestry. Nature 465: 219–222.

Toor, N., K. S. Keating, S. D. Taylor, and A. M. Pyle. (2008) Crystal Structure of a Self-Spliced Group Ii Intron. Science 320: 77–82.

Treangen, T. J., and E. P. Rocha. (2011) Horizontal Transfer, Not Duplication, Drives the Expansion of Protein Families in Prokaryotes. PLoS Genet 7: e1001284.

Trifonov, E. N. (2004) The Triplet Code from First Principles. J Biomol Struct Dyn 22: 1—11.

Trifonov, E. N., I. Gabdank, D. Barash, and Y. Sobolevsky. (2006) Primordia Vita. Deconvolution from Modern Sequences. Orig Life Evol Biosph 36: 559–565.

Tuite, M. F., and T. R. Serio. (2010) The Prion Hypothesis: From Biological Anomaly to Basic Regulatory Mechanism. Nat Rev Mol Cell Biol 11: 823–833.

Turk, R. M., N. V. Chumachenko, and M. Yarus. (2010) Multiple Translational Products from a Five-Nucleotide Ribozyme. Proc Natl Acad Sci USA 107: 4,585—4,589.

Tyedmers, J., M. L. Madariaga, and S. Lindquist. (2008) Prion Switching in Response to Environmental Stress. PLoS Biol 6: e294.

Ulrich, L. E., E. V. Koonin, and I. B. Zhulin. (2005) One-Component Systems Dominate Signal Transduction in Prokaryotes. Trends Microbiol 13: 52–56.

Vabulas, R. M., S. Raychaudhuri, M. Hayer-Hartl, and F. U. Hartl. (2010) Protein Folding in the Cytoplasm and the Heat Shock Response. Cold Spring Harb Perspect Biol 2: a004390.

Van den Born, E., M. V. Omelchenko, A. Bekkelund, V. Leihne, E. V. Koonin, V. V. Dolja, and P. O. Falnes. (2008) Viral Alkb Proteins Repair RNA Damage by Oxidative Demethylation. Nucleic Acids Res 36: 5,451—5,461.

Van der Giezen, M. (2009) Hydrogenosomes and Mitosomes: Conservation and Evolution of Functions. J Eukaryot Microbiol 56: 221–231.

Van der Oost, J., M. M. Jore, E. R. Westra, M. Lundgren, and S. J. Brouns. (2009) CRISPR-Based Adaptive and Heritable Immunity in Prokaryotes. Trends Biochem Sci 34: 401–407.

Van Etten, J. L., L. C. Lane, and D. D. Dunigan. (2010) DNA Viruses: The Really Big Ones (Giruses). Annu Rev Microbiol 64: 83–99.

Van Melderen, L. (2010) Toxin – Antitoxin Systems: Why So Many, What For? Curr Opin Microbiol 13: 781–785.

Van Melderen, L., and M. Saavedra De Bast. (2009) Bacterial Toxin – Antitoxin Systems: More Than Selfish Entities? PLoS Genet 5: e1000437.

Van Niel, C. B. (1955) Natural Selection in the Microbial World. J Gen Microbiol 13: 201–217.

Van Nimwegen, E. (2003) Scaling Laws in the Functional Content of Genomes. Trends Genet 19: 479–484.

Van Valen, L. (1973) A New Evolutionary Law. Evol. Tehory 1: 1—30.

Vargas, A. O. (2009) Did Paul Kammerer Discover Epigenetic Inheritance? A Modern Look at the Controversial Midwife Toad Experiments. J Exp Zool B Mol Dev Evol 312: 667–678.

Venn, J. (1866) The Logic of Chance: An Essay on the Foundations and Province of the Theory of Probability, with Especial Reference to its Application to Moral and Socila Science. London and Cambridge: MacMillan and Co.

Venters, B. J., and B. F. Pugh. (2009) How Eukaryotic Genes Are Transcribed. Crit Rev Biochem Mol Biol 44: 117–141.

Veretnik, S., C. Wills, P. Youkharibache, R. E. Valas, and P. E. Bourne. (2009) Sm/Lsm Genes Provide a Glimpse into the Early Evolution of the Spliceosome. PLoS Comput Biol 5: e1000315.

Vetsigian, K., C. Woese, and N. Goldenfeld. (2006) Collective Evolution and the Genetic Code. Proc Natl Acad Sci USA 103: 10,696—10,701.

Vilenkin, A. (1983) The Birth of Inflationary Universes. Phys. Rev. D 27: 2,848.

Vilenkin, A. (2007) Many Worlds in One: The Search for Other Universes. Boston: Hill and Wang.

Vogel, G. (1997) Prusiner Recognized for Once-Heretical Prion Theory. Science 278: 214.

Vogel, G., and E. Pennisi. (2009) Physiology Nobel. U.S. Researchers Recognized for Work on Telomeres. Science 326: 212–213.

Volker, C., and A. N. Lupas. (2002) Molecular Evolution of Proteasomes. Curr Top Microbiol Immunol 268: 1—22.

Von Dohlen, C. D., S. Kohler, S. T. Alsop, and W. R. McManus. (2001) Mealybug Beta-Proteobacterial Endosymbionts Contain Gamma-Proteobacterial Symbionts. Nature 412: 433–436.

Von Neumann, J. (1966) Theory of Self-Reproducing Automata. Urbana, IL: University of Illinois Press.

Wachtershauser, G. (1997) The Origin of Life and Its Methodological Challenge. J Theor Biol 187: 483–494.

Waddington, C. H., and E. Robertson. (1966) Selection for Developmental Canalisation. Genet Res 7: 303–312.

Wagner, A. (2008a) Neutralism and Selectionism: A Network-Based Reconciliation. Nat Rev Genet 9: 965–974.

Wagner, A. (2008b) Robustness and Evolvability: A Paradox Resolved. Proc Biol Sci 275: 91—100.

Walker, J. E., M. Saraste, M. J. Runswick, and N. J. Gay. (1982) Distantly Related Sequences in the Alpha – and Beta-Subunits of Atp Synthase, Myosin, Kinases, and Other Atp-Requiring Enzymes and a Common Nucleotide Binding Fold. Embo J 1: 945–951.

Wang, E. T., R. Sandberg, S. Luo, I. Khrebtukova, L. Zhang, C. Mayr, S. F. Kingsmore, G. P. Schroth, and C. B. Burge. (2008) Alternative Isoform Regulation in Human Tissue Transcriptomes. Nature 456: 470–476.

Wang, X., Y. Kim, Q. Ma, S. H. Hong, K. Pokusaeva, J. M. Sturino, and T. K. Wood. (2010) Cryptic Prophages Help Bacteria Cope with Adverse Environments. Nat Commun 1: 147.

Wang, Z., and J. Zhang. (2009) Why Is the Correlation Between Gene Importance and Gene Evolutionary Rate So Weak? PLoS Genet 5: e1000329.

Watson, J. D., and F. H. Crick. (1953a) Genetical Implications of the Structure of Deoxyribonucleic Acid. Nature 171: 964–967.

Watson, J. D., and F. H. Crick. (1953b) Molecular Structure of Nucleic Acids; a Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171: 737–738.

Watts, D. J. (2004) Six Degrees: The Science of a Connected Age. New York: W. W. Norton & Co.

Weinberg, S. (1994) Dreams of a Final Theory: The Scientist’s Search for the Ultimate Laws of Nature. New York: Vintage.

Weinreich, D. M., N. F. Delaney, M. A. Depristo, and D. L. Hartl. (2006) Darwinian Evolution Can Follow Only Very Few Mutational Paths to Fitter Proteins. Science 312: 111–114.

Weissmann, A. (1893) The Germ-Plasm. A Theory of Heredity. London: Charles Scribner’s Sons.

Whitehead, D. J., C. O. Wilke, D. Vernazobres, and E. Bornberg-Bauer. (2008) The Look-Ahead Effect of Phenotypic Mutations. Biol Direct 3: 18.

Wilke, C. O., J. L. Wang, C. Ofria, R. E. Lenski, and C. Adami. (2001) Evolution of Digital Organisms at High Mutation Rates Leads to Survival of the Flattest. Nature 412: 331–333.

Wilson, A. C., S. S. Carlson, and T. J. White. (1977) Biochemical Evolution. Annu Rev Biochem 46: 573–639.

Wochner, A., J. Attwater, A. Coulson, and P. Holliger. (2011) Ribozyme-Catalyzed Transcription of an Active Ribozyme. Science 332: 209–212.

Woese, C. (1967) The Genetic Code. New York: Harper & Row.

Woese, C. (1998) The Universal Ancestor. Proc Natl Acad Sci USA 95: 6,854—6,859.

Woese, C. R. (1987) Bacterial Evolution. Microbiol Rev 51: 221–271.

Woese, C. R. (2002) On the Evolution of Cells. Proc Natl Acad Sci USA 99: 8,742—8,747.

Woese, C. R., and G. E. Fox. (1977) The Concept of Cellular Evolution. J Mol Evol 10: 1–6.

Woese, C. R., and N. Goldenfeld. (2009) How the Microbial World Saved Evolution from the Scylla of Molecular Biology and the Charybdis of the Modern Synthesis. Microbiol Mol Biol Rev 73: 14–21.

Woese, C. R., O. Kandler, and M. L. Wheelis. (1990) Towards a Natural System of Organisms: Proposal for the Domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc Natl Acad Sci USA 87: 4,576—4,579.

Wohlgemuth, I., M. Beringer, and M. V. Rodnina. (2006) Rapid Peptide Bond Formation on Isolated 50s Ribosomal Subunits. EMBO Rep 7: 699–703.

Wolf, Y. I., L. Aravind, N. V. Grishin, and E. V. Koonin. (1999a) Evolution of Aminoacyl-tRNA Synthetases – Analysis of Unique Domain Architectures and Phylogenetic Trees Reveals a Complex History of Horizontal Gene Transfer Events. Genome Res 9: 689–710.

Wolf, Y. I., S. E. Brenner, P. A. Bash, and E. V. Koonin. (1999b) Distribution of Protein Folds in the Three Superkingdoms of Life. Genome Res 9: 17–26.

Wolf, Y. I., L. Carmel, and E. V. Koonin. (2006) Unifying Measures of Gene Function and Evolution. Proc Biol Sci 273: 1,507—1,515.

Wolf, Y. I., I. V. Gopich, D. J. Lipman, and E. V. Koonin. (2010) Relative Contributions of Intrinsic Structural-Functional Constraints and Translation Rate to the Evolution of Protein-Coding Genes. Genome Biol Evol 2: 190–199.

Wolf, Y. I., and E. V. Koonin. (2007) On the Origin of the Translation System and the Genetic Code in the RNA World by Means of Natural Selection, Exaptation, and Subfunctionalization. Biol Direct 2: 14.

Wolf, Y. I., P. S. Novichkov, G. P. Karev, E. V. Koonin, and D. J. Lipman. (2009) The Universal Distribution of Evolutionary Rates of Genes and Distinct Characteristics of Eukaryotic Genes of Different Apparent Ages. Proc Natl Acad Sci USA 106: 7,273—7,280.

Wolf, Y. I., I. B. Rogozin, N. V. Grishin, and E. V. Koonin. (2002) Genome Trees and the Tree of Life. Trends Genet 18: 472–479.

Wolf, Y. I., I. B. Rogozin, A. S. Kondrashov, and E. V. Koonin. (2001) Genome Alignment, Evolution of Prokaryotic Genome Organization, and Prediction of Gene Function Using Genomic Context. Genome Res 11: 356–372.

Woods, R. J., J. E. Barrick, T. F. Cooper, U. Shrestha, M. R. Kauth, and R. E. Lenski. (2011) Second-Order Selection for Evolvability in a Large Escherichia Coli Population. Science 331: 1,433—1,436.

Woodson, S. A. (2010) Taming Free Energy Landscapes with RNA Chaperones. RNA Biol 7: 38–47.

Wozniak, R. A., and M. K. Waldor. (2010) Integrative and Conjugative Elements: Mosaic Mobile Genetic Elements Enabling Dynamic Lateral Gene Flow. Nat Rev Microbiol 8: 552–563.

Wright, G. D. (2007) The Antibiotic Resistome: The Nexus of Chemical and Genetic Diversity. Nat Rev Microbiol 5: 175–186.

Wu, D., S. C. Daugherty, S. E. Van Aken, G. H. Pai, K. L. Watkins, H. Khouri, L. J. Tallon, J. M. Zaborsky, H. E. Dunbar, P. L. Tran, N. A. Moran, and J. A. Eisen. (2006) Metabolic Complementarity and Genomics of the Dual Bacterial Symbiosis of Sharpshooters. PLoS Biol 4: e188.

Wunderlich, Z., and L. A. Mirny. (2009) Different Gene Regulation Strategies Revealed by Analysis of Binding Motifs. Trends Genet 25: 434–440.

Yang, D., Y. Oyaizu, H. Oyaizu, G. J. Olsen, and C. R. Woese. (1985) Mitochondrial Origins. Proc Natl Acad Sci USA 82: 4,443—4,447.

Yang, Z. (2007) Paml 4: Phylogenetic Analysis by Maximum Likelihood. Mol Biol Evol 24: 1,586—1,591.

Yarus, M. (1998) Amino Acids as RNA Ligands: A Direct-RNA-Template Theory for the Code’s Origin. J Mol Evol 47: 109–117.

Yarus, M., J. G. Caporaso, and R. Knight. (2005) Origins of the Genetic Code: The Escaped Triplet Theory. Annu Rev Biochem 74: 179–198.

Yarus, M., J. J. Widmann, and R. Knight. (2009) RNA – Amino Acid Binding: A Stereochemical Era for the Genetic Code. J Mol Evol 69: 406–429.

Yooseph, S., G. Sutton, D. B. Rusch, A. L. Halpern, S. J. Williamson, K. Remington, J. A. Eisen, K. B. Heidelberg, G. Manning, W. Li, L. Jaroszewski, P. Cieplak, C. S. Miller, H. Li, S. T. Mashiyama, M. P. Joachimiak, C. van Belle, J. M. Chandonia, D. A. Soergel, Y. Zhai, K. Natarajan, S. Lee, B. J. Raphael, V. Bafna, R. Friedman, S. E. Brenner, A. Godzik, D. Eisenberg, J. E. Dixon, S. Taylor, R. L. Strausberg, M. Frazier, and J. C. Venter. (2007) The Sorcerer Ii Global Ocean Sampling Expedition: Expanding the Universe of Protein Families. PLoS Biol 5: e16.

Yutin, N., K. S. Makarova, S. L. Mekhedov, Y. I. Wolf, and E. V. Koonin. (2008) The Deep Archaeal Roots of Eukaryotes. Mol Biol Evol 25: 1,619—1,630.

Yutin, N., M. Y. Wolf, Y. I. Wolf, and E. V. Koonin. (2009) The Origins of Phagocytosis and Eukaryogenesis. Biol Direct 4: 9.

Zhang, Y., C. Laing, M. Steele, K. Ziebell, R. Johnson, A. K. Benson, E. Taboada, and V. P. Gannon. (2007) Genome Evolution in Major Escherichia Coli O157:H7 Lineages. BMC Genomics 8: 121.

Zuckerkandl, E., and L. Pauling. (1965). Evolutionary Divergence and Convergence of Proteins in Bryson, V., and H. J. Vogel (eds). Evolving Genes and Proteins. New York: Academic Press, pp. 97—166.

Благодарности

Раздел благодарностей – непременная часть любой книги, и ни одна стоящая научная идея, гипотеза или обобщение не родится в одиноком уме. Наука процветает лишь в сообществе ученых, и написать нечто достойное чтения возможно, лишь будучи подключенным к этому сообществу. С одной стороны, сочинение раздела благодарностей должно быть легким делом, потому что он в той или иной степени стандартен и формален; с другой же, эта задача не проста, ибо в работу и стиль мышления автора внесли свой разнообразнейший вклад столь многие коллеги и друзья, пусть даже и не помогая непосредственным образом в работе над этой книги. Я постараюсь упомянуть их всех, не вдаваясь при этом в чрезмерные тонкости.

Эта книга не могла бы быть завершена, если бы не великодушная помощь и поддержка Юрия Вольфа, моего давнего сотрудника и соавтора нескольких работ, основополагающих для развиваемой здесь концепции. Юрий не только прочитал текст целиком, предложил важные поправки и внес ценные предложения, но и подготовил многие иллюстрации. Трое других близких и давних сотрудников, Валерьян Доля, Билл Мартин и Татьяна Сенкевич (моя жена), прочитали всю рукопись и сделали многочисленные полезные замечания. Я хотел бы особо поблагодарить нескольких коллег и друзей, которые, на разных этапах моей научной работы, были не только наставниками или сотрудниками, но и источником интеллектуального вдохновения, повлияли на мое становление как исследователя и без чьей поддержки, мудрых советов и критики у меня не было бы ни стимула, ни возможности даже начать эту книгу. Это Вадим Израйлевич Агол (мой учитель в области вирусологии), Александр Евгеньевич Горбаленя (старший коллега по первой работе в сравнительной геномике), Л. Аравинд, Пеер Борк, Андрей Гудков, Валерьян Доля, Джим Каррингтон, Алексей Кондрашов, Дэвид Липман, Билл Мартин, покойный Александр Александрович Нейфах (младший), Павел Певзнер, Дидье Рауль, Патрик Фортер и Константин Чумаков. Беседы с У. Фордом Дулитлом и Майклом Линчем о эволюции геномов, Аланом Драммондом и Клаусом Вильке о эволюции белков, Сергеем Масловым, Эриком Ван Нимвегеном и Михаэлем Лассигом о физико-статистическом подходе к эволюции и Александром Виленкиным о космологии были неоценимо важны для всего моего образа мышления.

Я признателен бывшим и нынешним членам моей исследовательской группы за существенный вклад в те исследования, что были рассмотрены в этой книге, и многие другие проекты, которых у меня не было возможности коснуться: Лакшу Айяру, Вивеку Анантараману, Соне Васудеван, Максиму Вольфу, Михаилу Гальперину, Николаю Гришину, И. Кингу Джордану, Георгию Кареву, Лирану Кармелю, Федору Кондрашову, Дэвиду Кристенсену, Александру Лобковскому, Радже Мазумдеру, Кире Макаровой, Давиду Манагадзе, Бену Мансу, Сергею Мехедову, Аркадию Мушегяну, Анастасии Никольской, Павлу Новичкову (также за помощь с рис. 7–2), Артему Новожилову, Марине Омельченко, Перу Пуиджбо (также за большую помощь с рисунками к главе 6), Алисе Реш, Игорю Рогозину, Александру Свердлову, Алексею Спиридонову, Николаю Спиридонову, Нобуто Такэути, Роману Татузову, Рональду Уокеру, Панаиотису Цапарасу, Диане Черниковой, Светлане Шабалиной, Наталье Ютиной и Итаи Янаи. С не меньшей признательностью благодарю за ценный вклад сотрудников по коллективной работе и гостей моей группы Стивена Альтшуля, Одеда Беджу, Стивена Белла, Стэна Брунса, Тал Даган, Майкла Дели, Эда Де Лонга, Вишву Диксита, Михаила Гельфанда, Мартина Гюйнена, Детлефа Ляйпе, Леонардо Мартиньо-Рамиреса, Бориса Миркина, Андрея Миронова, Бернарда Мосса, Армена Мулкиджаняна, Джона ван дер Оста, Люку Пеллегрини, Криса Понтинга, Давида Прангишвили, Тересу Пшитицкую, Михаила Ройтберга, Кена Радда, Алексея Савченко, Ласло Секея, Шамиля Сюняева, Дэна Хартла, Миклоша Чюроша (также за помощь с рис. 7–8), Эву Шабарку, Фреда Антсона, Александра Якунина и Вэй Ян.

Глубоко благодарен Данте за то, что он был и остается моим лучшим другом.

Первые черновики этой книги были написаны на весьма стимулирующей зимней конференции 2010 года в Аспенском Физическом центре (штат Колорадо), и мне хотелось бы выразить центру мою признательность. Последние штрихи были внесены во время столь же замечательной программы по микробной и вирусной эволюции в Институте теоретической физики Кавли университета Калифорнии в Санта-Барбаре, и мне приятно принести благодарность институту.

В завершение, но не в последнюю очередь, приношу свою благодарность редактору Кирку Дженсену за столь своевременное приглашение издать эту книгу и за его деликатное подталкивание, а также всему коллективу редакции «Пирсон Эдукейшн» за их первоклассную профессиональную работу.

Об авторе

Евгений Викторович Кунин окончил кафедру вирусологии биологического факультета МГУ в 1978 году и в 1983 году защитил там же под руководством профессора Вадима Израйлевича Агола кандидатскую диссертацию по репликации вирусной РНК. С 1983 по 1988 год он работал младшим, а затем старшим научным сотрудником Института полиомиелита и вирусных энцефалитов АМН СССР, а с 1988 по 1991 год – старшим научным сотрудником и руководителем лаборатории молекулярной систематики микробов Института микробиологии АН СССР. Начиная с 1985 года работал в области компьютерного анализа геномов вирусов, а затем и других организмов. В конце 1991 года Е. В. Кунин переехал в США, где работал вначале на временной, а затем, по настоящее время, на постоянной позиции ведущего исследователя Национального центра биотехнологической информации в Национальном институте здоровья (Бетесда, штат Мериленд). С 1997 года – руководитель группы эволюционной геномики, которая исследует широкий круг проблем, связанных с эволюцией геномов и белков, эволюционной вирусологией и микробиологией, а в последние годы – общими вопросами теории эволюции. Евгений Кунин – автор около 650 опубликованных научных статей (h-индекс 152) и книги Sequence-Evolution-Function: Computational Approaches in Comparative Genomics (Springer, New York, 2002, в соавторстве с Михаилом Гальпериным). Он также является основателем и главным редактором журнала Biology Direct, в котором реализуется принцип открытого рецензирования: статьи публикуются вместе с рецензиями, за подписью рецензента.