The mitochondrial gene order and CYTB gene evolution in insects

Abstract

over millions of years of evolution, the genomes of modern insects have accumulated a significant num ber of mutations, which often can lead up a blind alley when carrying out phylogenetic research. genomic differences between some representatives belonging to the same family or group are often so great that they demand using nonconventional methods of the phylogenetic analysis. it is known that mole cular evo lution goes by the way of not only single nucleotide substitutions, but also by larger genomic reorganiza tions, such as insertion or deletion of large genome fragments, and even changing the order of genes. Mitochondrial Dna genes (mtDna) are quite often used as markers for phylogenetic research into many organisms including arthropods, because mtDna is multicopied, is inherited maternally, does not undergo recombination and accumulates mutations quickly enough (relative to the nuclear genome). to date, a large number of full nucleotide sequences of mitoge nomes (thousands of organisms) has been deposited in public databases; however, their phylogenetic ana lysis has obstacles, especially for representatives of the insects (insecta), whose evolution takes a consider able part of geological time. in this work we describe the application and a comparison of two ways of the phylogenetic analysis for different groups of insects. the first method uses the variability of the nucleotide sequence of mtDna, and the second one analyses the order of genes in full mitochondrial genomes of insects that can be used as an additional marker in phylogenetic research into representatives of the order Hymenoptera.Key words: gene order; mitochondrial Dna; insects; Hymenoptera; mitoSpider; cYtB; phylogeny.За миллионы лет эволюции геномы современных насекомых нако пили значительное количество мутаций. геномные различия неко торых представителей класса insecta, принадлежащих одному се мейству или отряду, настолько велики, что могут завести в тупик при проведении филогенетических исследований и требуют использования нетрадиционных методов анализа. известно, что молекулярная эволюция идет не только путем единичных нуклео тидных замен, но и включает в себя более крупные геномные пере стройки, такие как изменение порядка генов. гены митохондри альной днК (мтднК) достаточно часто используются в качестве маркера для филогенетических исследований у многих организ мов, в том числе членистоногих, поскольку мтднК многокопийна, наследуется по материнской линии, не подвержена рекомбинации и достаточно быстро (относительно ядерного генома) накапливает мутации. К настоящему времени в общедоступных базах данных собрано большое количество полных нуклеотидных последова тельностей митогеномов (тысячи организмов), однако их филоге нетический анализ имеет свои сложности, особенно для пред ставителей класса насекомые (insecta), чья эволюция занимает значи тельный отрезок геологического времени. Целью данного иссле дования была оценка возможности использования новых методи ческих приемов филогенетического анализа насекомых. срав ни ваются два способ...