Major transitions in evolution and robust genetic systems  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
47245
Type K
Principal investigator Szathmáry, Eörs
Title in Hungarian Az evolúció nagy lépései és robusztus genetikai rendszerek
Title in English Major transitions in evolution and robust genetic systems
Panel Ecology and evolution 1
Department or equivalent Department of Plant Systematics, Ecology and Theoretical Biology (Eötvös Loránd University)
Participants Gedeon, Gábor
Kövér, Szilvia
Pál, Csaba
Papp, Balázs
Starting date 2004-01-01
Closing date 2007-12-31
Funding (in million HUF) 7.525
FTE (full time equivalent) 0.00
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Feltártuk a korai evolúció néhány fontos összefüggését Megállapítottuk, hogy a replikáció hibaküszöbe alacsonyabbra volt helyezve, mint az a valós ribozimek alapján elvárható. Felállítottuk a membrán és az anyagcserehálózat koevolúciójának hipotézisét. Megvizsgáltuk az esszenciális gének evolúciójának sebességét (a várakozásokkal ellentétben nem kicsi). A sörésztő anyagcserehálózatának elemzésével sikerült a kiütött gének hatását 85%-os pontossággal megjósolni. Páros génkiütéses kísérletek révén kimutattuk, hogy a genetikai interakciók jelentős része csak speciális környezeti feltételek mellett jelenik meg. Számos érvünk szól amellett, hogy a mutációkkal szembeni robusztusság a különböző környezeti feltételekhez való alkalmazkodás mellékterméke. Kialakítottunk egy olyan modellt, melynek segítségével vizsgálható az egyedfejlődésben szerepet játszó génhálózatok evolúciós megváltozása. A szimuláció eredményeiből arra következtetünk, hogy bár a metamorfózis az addicionális kialakulás ahosszabb távon előnyösebb, a rövid távú előnyöknek köszönhetően az interkalációs mechanizmussal létrejövő egyedek fognak elterjedni. Összehasonlító elemzést végeztünk a nyelv evolúciós kialakulásának forgatókönyvein. A közös vadászat, az eszközhasználat és gesztikulálás bizonyultak ígéretes komponenseknek. Létrehoztunk egy evolúciós neurobiológiai modellt, mellyel kommunikáló ágensek megjelenése is vizsgálható.
Results in English
We have described some key relations of early evolution. The error threshold of replication turned out be less severe than thought, based on comparative investigation of real ribozymes. A hypothesis for the early coevolution of membranes and metabolic networks has been presented. Analysis of the evolutionary rate of essential genes shows that they are evolving faster than expected. The results of gene knockout experiments were predicted by our theoretical analysis of the yeast metabolic network to 85% accuracy. By paired knockout experiments we could show that most genetic interactions manifest themselves in special environments only. There are strong reasons to believe that robustness against mutations is a byproduct of adaptation to diverse environmental conditions. A mode for the evolutionary change of gene networks controlling development has been worked out. We conclude that metamophosis tends to evolve by intercalation rather than terminal addition, even if the latter could be better in the long run. A comparative analysis of the evolutionary scenarios for the origin of language has been carried out. Cooperative hunting, tool use and gesturing turned out to be hopeful components. We have developed an evolutionary neurobiological model, whereby the emergence of communicating agents can also be investigated.
Full text http://real.mtak.hu/1739/
Decision
Yes





 

List of publications

  
Szathmáry, E: Evolution. Darwin for all seasons, Science 313, 306-307., 2006
Hurst LD, Pal C, Lercher MJ: The evolutionary dynamics of eukaryotic gene order, Nat Rev Genet. 2004 Apr;25(4):299-310., 2004
Papp B, Oliver S: Genome-wide analysis of the context-dependence of regulatory networks, Genome Biol. 2005;6(2):206. Epub 2005 Jan 27., 2005
Lenton TM, Schellnhuber HJ, Szathmary E: Climbing the co-evolution ladder, Nature. 2004 431:913, 2004
Santos M, Zintzaras E, Szathmary E: Recombination in primeval genomes: a step forward but still a long leap from maintaining a sizable genome., J. Mol Evol. 59(4):507-19, 2004
Kun, Á., Santos, M. & Szathmáry, E: Real ribozymes suggest a relaxed error threshold, Nat. Genet. 37, 1008-1011, 2005
Szathmary E: From biological analysis to synthetic biology., Curr Biol. 14(4):R145-6., 2004
Pál C, Papp B. , Lercher M.J: Plasticity of genetic interactions in metabolic networks of yeast., Proc. Natl. Acad Sci USA. 104 2307 2312, 2007
Sopko R, Huang D, Preston N, Chua G, Papp B, Kafadar K, Snyder M, Oliver SG, Cyert M, Hughes T, Boone C, Andrews B: Mapping pathways and phenotypes by systematic gene overexpression, Mol Cell 21:319-330, 2006
Pál C, Papp B. , Lercher M.J: An integrated view on protein evolution., Nature Reviews Genetics. 7:337-3, 2006
Papp B, Pal C, Hurst LD: Metabolic network analysis of the causes and evolution of enzyme dispensability in yeast, Nature 429(6992):661-4, 2004
Fernando, C., Santos, M. & Szathmáry, E.: Evolutionary potential and requirements for minimal protocells, Top. Curr. Chem. 259, 167-211, 2005
Szathmáry, E.: Path dependence and historical contingency in biology, Wimmer and R. Kössler (eds), Understanding Change. Palgrave Macmillan, Basingstoke, in press., 2005
Szathmáry, E.: Life: in search of the simplest cell, Nature 433, 469-470., 2005
Fontanari, J.F., Santos, M. & Szathmáry, E: Coexistence and error propagation in pre-biotic vesicle models: A group selection approach, J. theor. Biol. 239, 247-256., 2006
Kun, Á., Maurel, M.-C. & Santos, M. & Szathmáry, E: Fitness Landscapes, Error Thresholds, and Cofactors in Aptamer Evolution, In: S. Klussmann (ed.) The Aptamer Handbook. Wiley-Vch, Weinheim, pp. 54-92, 2005
Pal C, Papp B, Lercher MJ, Csermely P, Oliver SG, Hurst LD: Chance and necessity in the evolution of minimal metabolic networks., Nature 440:667-670, 2006
Pal C, Papp B, Lercher MJ.: Adaptive evolution of bacterial metabolic networks by horizontal gene transfer, Nat Genet. 37:1372-5., 2005
Pal C, Papp B, Lercher MJ.: Horizontal gene transfer depends on gene content of the host, Bioinformatics 21 Suppl 2:ii222-ii223., 2005
Hurst LD, Pal C.: Dissecting dispensability., Nat Genet 37:214-5, 2005
Számadó, S. & Szathmáry, E.: Competing selective scenarios for the emergence of natural language., Trends Ecol. Evol. 21, 555-561., 2006
Szathmáry, E., Szatmáry, Z., Ittzés, P., Gergő, O., Zachár, I., Huszár, F., Fedor, A., Varga, M. & Számadó, S.: In silico evolutionary developmental neurobiology and the origin of natural language, (Lyon, C., Nehaniv, C. L. & Cangelosi, A., eds) Emergence of Communication and Language. Springer, London. pp. 151-187., 2007
Szathmáry, E: Coevolution of metabolic networks and membranes: the scenario of progressive sequestration, Phil. Trans. R. Soc. Lond. B accepted., 2007
Szathmáry, E: The origin of replicators and reproducers., Phil. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 361, 1761-1776., 2006
Vergne, J., Cognet, J. A., Szathmáry, E & Maurel, M. C.: In vitro selection of halo-thermophilic RNA reveals two families of resistant RNA, Gene 371, 182-193., 2006
Szathmáry, E: Knowledge and belief in evolutionary biology, In: W. Löffl er, P. Weingartner (eds), Knowledge and Belief. Wissen und Glauben. Öbv& Hpt, Wien. Pp. 364-374., 2004



Back »