Molekuláris filogenetika
A molekuláris filogenetika a polimer makromolekulák – DNS , RNS és fehérjék – szerkezetének tanulmányozásán alapuló módszer az élő szervezetek közötti családi kapcsolatok kialakítására . A molekuláris filogenetikai elemzés eredménye az élő szervezetek filogenetikai fájának megalkotása.
Az élő szervezetek közötti szoros kapcsolat rendszerint bizonyos makromolekulák szerkezetének nagyfokú hasonlóságával jár együtt, és a nem rokon szervezetek molekulái nagymértékben különböznek egymástól. A molekuláris filogenetika ezeket az adatokat használja fel egy filogenetikai fa megalkotására, amely tükrözi a vizsgált organizmusok evolúciójának hipotetikus lefolyását. E molekulák részletes elemzésének és tanulmányozásának képessége csak a 20. század utolsó évtizedeiben jelent meg.
A molekuláris filogenetika erős befolyást gyakorolt az élő szervezetek tudományos osztályozására. A különböző szakterületek biológusai számára elérhetővé váltak a makromolekulákkal való munkavégzés módszerei, ami az élő szervezetekről szóló új információk lavinaszerű felhalmozódásához vezetett. Ezen adatok alapján az élő szervezetek evolúciójával kapcsolatos régi feltételezéseket felülvizsgálják. Új csoportokat írnak le, beleértve azokat is, amelyeket csak molekuláris filogenetikai adatok alapján azonosítottak.
Módszerek filogenetikai fák létrehozására a molekuláris filogenetikában
Számos módszer létezik a molekuláris adatokon alapuló filogén felépítésére. Két típusra oszthatók:
- Genetikai távolságbecslést használó módszerek
- Diszkrét jellemzőelemzést használó módszerek
Genetikai távolságok elemzésén alapuló módszerek
Ez a módszercsoport a genetikai távolságokra vonatkozó adatokon alapul. Az általános elv az, hogy az objektumokat párokban hasonlítsuk össze , és egy távolságmátrixot építsünk fel, amelyből aztán filogenetikai fa épül fel.
UPGMAA súlyozatlan páros csoport módszer aritmetikai átlaggal ( UPGMA ) az egyik legegyszerűbbnek tekinthető. Jelenlegi formájában a módszert Sneath és Sokal munkájában mutatták be 1973-ban. . Kezdetben filogenetikai felhasználása a morfológiai karakterek szerinti fenogramok felépítésével függött össze. A módszer alkalmazásának szükséges feltétele a vizsgált nukleotidszekvenciák állandó evolúciós sebessége. Egyenetlen szekvenciafejlődési sebességgel (a molekuláris óra modell inkonzisztenciája) az UPGMA módszer hibákhoz vezethet a fa topológiájában.
AlgoritmusAz első szakaszban két legkisebb távolságértékű taxon található a távolságmátrixban . Ez a két taxon egy klaszterben (vagy összetett taxonban) egyesül. Mivel a módszer keretein belül a molekuláris evolúció sebességének egységessége elfogadott , az elágazás (divergencia) pont a két taxon közötti genetikai távolság fele. A jövőben ez a két taxonból álló klaszter egyetlen egységnek minősül. A távolságmátrix újraszámításra kerül, miközben feltételezzük, hogy az összetett taxon és a taxonok többi része közötti távolság egyenlő:
d uk = (d u 1 k + d u 2 k )/2ahol d a genetikai távolság, u az összetett szekvencia, u 1 és u 2 az összetett szekvencia elemei, k azok a taxonok, amelyek nem szerepelnek az összetett szekvenciában
Ezután ismét kiválasztanak két legkisebb genetikai távolságú taxont, egy klaszterbe egyesítik, és új távolságmátrixot építenek, és így tovább.
Neighbor Attachment MethodLásd a szomszéd csatlakozási módszert
Minimális evolúcióA módszer azon a feltételezésen alapul, hogy az a fa lesz a legvalószínűbb, amelyben a legkevesebb evolúciós esemény található. Ennek a módszernek az elve az összes lehetséges fatopológia ághosszának kiszámítása (amely tükrözi az evolúciós események számát):
, ahol b i az i-edik ág becsült hossza, T az ágak teljes száma
A legjobbnak a legkisebb ághosszú fát választják. Ha több különböző topológiájú fa esetében az ágak hossza nem mutat statisztikailag szignifikáns különbséget, akkor ezeket a fákat egyenértékűnek tekintjük.
Diszkrét jellemzők elemzésén alapuló módszerek
maximális takarékosság Maximum likelihood módszerLásd a Maximális valószínűség módszerét
Bayes-módszerLásd Bayesi megközelítés a filogenetikában
Irodalom
- Lukashov V. V. Molekuláris evolúció és filogenetikai elemzés. - M. : BINOM, 2009. - ISBN 978-5-9963-0114-0 .
- Ney M, Kumar S. Molekuláris evolúció és filogenetika. - Kijev: KVShch, 2004. - ISBN 966-7192-53-9 .
Linkek
 Szótárak és enciklopédiák |
|---|