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Un outil important dans la formation d’une hypothèse évolutive est la construction d’un cladogramme, un tableau en forme d’arbre utilisé pour décrire les relations généalogiques hypothétiques entre les espèces. Dans un cladogramme, les pointes ou les feuilles du tableau représentent des espèces spécifiques, et les branches de l’arbre sont de différentes longueurs, pour représenter le degré de changement entre chaque espèce. L’ancêtre commun de toutes les espèces dont une lignée spécifique est issue est situé au point d’intersection des branches et est appelé un nœud.
Les espèces qui partagent un nœud sont appelées un groupe frère. Dans ce premier exercice, on vous a donné une copie de ce cladogramme. En regardant les groupes d’animaux sur la figure, quelle serait votre hypothèse sur l’endroit où les animaux devraient être placés sur l’arbre ?
Prenez le temps maintenant de remplir le cladogramme avec votre meilleure estimation de la place de chaque animal. Maintenant, regardez cette image d’un animal fossilisé. En fonction de la morphologie ou des caractéristiques physiques du fossile, où placeriez-vous cet animal sur votre cladogramme ?
Ajoutez une nouvelle ligne ou une nouvelle marque pour indiquer la position que vous proposez pour le fossile. Bien qu’historiquement, les cladogrammes aient été construits en comparant les similitudes morphologiques et les différences entre les espèces d’intérêt, une autre méthode de création de cladogrammes consiste à comparer les séquences génétiques entre les espèces. Comme les séquences d’ADN ne sont généralement pas conservées dans les fossiles, dans cette expérience, nous comparerons les séquences d’ADN d’espèces vivantes étroitement liées à notre fossile à celles de milliers d’autres espèces vivantes à l’aide de la base de données BLAST.
Les résultats nous permettront de placer le fossile dans le cladogramme sur la base de la similitude de l’ADN. Avant de commencer cet atelier, votre instructeur aura téléchargé les trois séquences de gènes préservées, et celles-ci doivent être stockées dans un dossier sur votre bureau. Allez sur la page d’accueil de BLAST, que votre instructeur devrait avoir laissée ouverte dans votre navigateur, et cliquez sur Stratégies enregistrées dans le menu en haut de la page.
Sous Stratégie de recherche de téléchargement, cliquez sur Choisir un fichier pour rechercher sur votre ordinateur les séquences d’ADN fossiles relatives, qui doivent se trouver dans un dossier sur le bureau. Cliquez sur Ouvrir dans le fichier texte à Evolutionary_Relationships_Gene1 points. Cliquez sur Afficher pour accéder à la page de recherche Standard Nucleotide BLAST.
Vous devriez pouvoir voir la séquence d’ADN dans la zone Séquence de requête en haut à droite de l’écran. Faites défiler l’écran jusqu’en bas et cliquez sur le bouton BLAST. Le traitement et l’analyse des données ne prendront que quelques instants.
Lorsque les données ont été traitées, un résumé graphique apparaît. Votre séquence de requête est représentée par la ligne bleue en haut de la zone. Chacune des lignes en dessous représente une autre séquence de la base de données BLAST qui correspond à votre requête.
La longueur et l’emplacement de ces barres représentent l’emplacement et la quantité de séquences correspondant à la requête. Ici, de nombreuses barres correspondent à l’ensemble de la séquence de requête sur toute sa longueur, tandis que d’autres sont un peu manquantes au début de la séquence. La couleur de la barre représente son score, c’est-à-dire l’identité des séquences avec la requête.
Sous le résumé graphique se trouve la liste des séquences produisant des alignements significatifs, qui contient des descriptions des séquences d’ADN extraites de la base de données qui correspondent le mieux à la séquence de requête. Les séquences sont répertoriées par ordre décroissant, de la plus similaire en haut à la moins similaire en bas. Sur la droite, plusieurs statistiques sur le degré de parenté entre chaque séquence de base de données et la séquence expérimentale.
Plus les scores Max, Total, Couverture de requête et Identité sont élevés, plus les séquences de requête et de récupération sont similaires. De même, plus la valeur E est faible, moins la correspondance de séquence a de chances d’être trouvée par hasard et plus l’alignement est précis. Ici, vous remarquerez que toutes les valeurs E sont nulles, ce qui signifie que les correspondances sont toutes très significatives.
Cliquez sur le nom de la description de l’alignement le plus similaire répertorié. Cela vous amènera plus bas dans la page à l’alignement exact de la séquence d’ADN entre la séquence récupérée et la séquence de requête. Cliquez ensuite sur le numéro d’identification de la séquence.
Cela ouvrira un nouvel onglet avec des informations plus spécifiques sur la séquence de gène récupérée. Identifiez et notez les noms scientifiques et usuels de l’organisme, qui doivent être indiqués à côté de SOURCE, puis la protéine pour laquelle le gène code, qui doit être indiquée à côté de DÉFINITION. Ensuite, fermez cet onglet et appuyez sur Retour pour revenir à la liste Séquences produisant des alignements significatifs, et répétez ce processus pour identifier et enregistrer ces mêmes informations pour les séquences suivantes les plus similaires.
Après avoir collecté plusieurs noms d’espèces, revenez à la liste Séquences produisant des alignements significatifs et cliquez sur Sélectionner :Tout pour cocher toutes les cases à côté des noms de chaque séquence d’alignement répertoriée. Cliquez sur l’arbre des distances des résultats pour créer un phylogramme basé sur la similitude de toutes les séquences de gènes de résultat BLAST avec la séquence de gènes de requête. La séquence relative fossile de votre requête sera mise en surbrillance en jaune.
Enregistrez l’emplacement de votre séquence par rapport aux autres groupes de taxons affichés dans l’arbre. Enfin, retournez à l’onglet Stratégies enregistrées et téléchargez la séquence de gène suivante, puis interrogez les deux autres séquences d’ADN fossiles comme nous venons de le démontrer. Sur la base des résultats de votre séquence génétique, élaborez une deuxième hypothèse sur la place de votre spécimen fossile dans le cladogramme d’origine.
Comparez ce placement avec la première hypothèse. Dans quelle mesure vos arbres basés sur l’ADN et la morphologie sont-ils similaires dans leur emplacement du spécimen fossile ? Que disent vos hypothèses sur l’importance relative de la morphologie dans la prédiction des relations évolutives par rapport aux séquences d’ADN ?
Comparez votre arbre avec celui de vos camarades de classe. Dans quelle mesure vos arbres sont-ils similaires ? Demandez à vos camarades de classe qui ont mis le fossile sur une autre branche comment ils en sont venus à cette décision.
