13.1: العلاقات التطورية من خلال مقارنات الجينوم

على تصنيف لينيوس التقليدي للكائنات الحية اسم cladistics ، والذي يعتمد على الاختلافات في الخصائص الفيزيائية للكائن الحي ، وقد قام العلماء عادة ببناء الأشجار ، والتي تسمى الشجيرات ، لإعطاء تمثيلات مرئية لهذه الانقسامات والمجموعات.

ومع ذلك ، مع ظهور التكنولوجيا الحديثة ، أصبحت مقارنة الحمض النووي طريقة شائعة لبناء مثل هذه الأشجار. إذا تم فحص بيانات التسلسل عبر نوع واحد ، مثل البشر ، فهناك درجة عالية جدا من التشابه في الشفرة الجينية ، حوالي 99.9٪ لأن الشفرة الوراثية للكائن الحي تنتقل من الوالد إلى النسل.

يشترك البشر أيضا في الكثير من شفرة الحمض النووي هذه مع الأنواع الأخرى ، مثل الشمبانزي والفئران ، لكن درجة التشابه العام بين الحمض النووي البشري والحمض النووي الخاص بهم تختلف اختلافا كبيرا. هذا يعني أنه يمكن إنشاء الأشجار لمجموعات من الأنواع بناء على أوجه التشابه أو الاختلاف بين رموزها الجينية. يعد مجال التحليل هذا ، الذي يجمع بين الإحصاء والنمذجة الرياضية وعلوم الكمبيوتر ، جزءا من مجال يعرف باسم المعلوماتية الحيوية.

يمكن أن تتخذ البيانات الجينية المستخدمة لإنشاء هذه الأشجار أشكالا عديدة. على سبيل المثال ، في السلالة الجزيئية ، يتم تسلسل موقع أو موقعين جينيين رئيسيين ثم مقارنتهم عبر الأنواع ذات الأهمية.

ومع ذلك ، نظرا لأن الجينات الفردية أو المناطق الجينية قد تتطور بمعدلات مختلفة إلى حد كبير في أنواع مختلفة أو حتى يتم تبادلها بين الأنواع المختلفة من خلال النقل الجيني الأفقي ، فقد لا توفر هذه المسوحات الجينية الصغيرة النطاق دائما سلالات دقيقة.

في السلالات البكتيرية ، غالبا ما يتم استخدام تقنية تسمى كتابة التسلسل متعدد المواقع ، أو MLST. تولد هذه الطريقة تسلسلات عبر مناطق وراثية متعددة – عادة جينات التدبير المنزلي الضرورية للوظيفة الخلوية وبالتالي يتم حفظها عبر الأنواع.

ومع ذلك ، قد تتطور جينات التدبير المنزلي ببطء ، وبالتالي ، مع MLST ، من الصعب الحصول على دقة على مستوى الإجهاد.

أخيرا ، يمكن استخدام تسلسل الجينوم الكامل ، أو WGS ، لتوضيح العلاقات التطورية. تتضمن هذه الطريقة تسلسل الجينوم الكامل للكائن الحي ، بما في ذلك الحمض النووي للميتوكوندريا في حقيقيات النوى ، وحتى الحمض النووي للبلاستيدات الخضراء في النباتات.

تقوم WGS بمحاذاة الجينومات بأكملها بدقة دقيقة ويمكنها تحديد الطفرات أو العلامات الخاصة بالأنواع ، والنقاط المتفرعة ، وحتى السلالات أو التجمعات من نوع واحد. قد يتم تفويت هذه التفاصيل الدقيقة في تسلسل أكثر استهدافا.