What is a cladogram and how does it show evolutionary relationships?

A cladogram is a tree-shaped chart depicting hypothetical genealogical relationships between species. The tips represent specific species, while branch lengths indicate the degree of change between them. Nodes mark common ancestors, and species sharing a node are called sister groups. Cladograms help visualize how organisms diverged from shared ancestors over evolutionary time.

How do you use morphology to place a fossil on a cladogram?

Examine the fossil's physical characteristics, or morphology, and compare them to known species on your cladogram. Based on these structural similarities and differences, hypothesize where the fossil fits on the tree. Add a new line or mark to indicate your proposed position, then refine this placement after comparing genetic data from related living species.

What does the BLAST database show when comparing gene sequences?

BLAST displays a graphic summary where your query sequence appears as a blue line, with matching database sequences shown as colored bars below. Bar length and color indicate alignment quality and identity score. The Sequences producing significant alignments list ranks matches by similarity, with statistics like Max, Total, Query Coverage, and Identity scores showing how closely related sequences are.

What do E values tell you about gene sequence matches in BLAST results?

E values indicate the statistical significance of a sequence match. Lower E values mean the match is less likely to occur by random chance and more likely represents a true evolutionary relationship. An E value of 0 indicates a highly significant match, while higher E values suggest weaker, less reliable alignments between your query and database sequences.

How do you create a phylogram from BLAST results?

After collecting multiple species from your BLAST alignments, return to the Sequences producing significant alignments list and select all boxes. Click Distance of tree results to generate a phylogram based on sequence similarity to your query sequence. Your fossil relative sequence appears highlighted in yellow, showing its position relative to other taxon groups in the evolutionary tree.

Why compare morphology and genetic data when placing fossils on cladograms?

Morphology provides initial placement based on physical traits, but genetic sequences offer independent molecular evidence of evolutionary relationships. Comparing both approaches strengthens your hypothesis about fossil placement. If morphological and genetic placements differ, discussing these differences with classmates reveals how multiple data sources can support or challenge evolutionary hypotheses.

What information should you record from BLAST sequence alignments?

For each significant alignment, record the organism's scientific and common names listed under Source, and the protein the gene codes for under Definition. Click the Sequence ID to access detailed information. Collecting this data from multiple top matches allows you to construct an accurate phylogram and refine your hypothesis about where the fossil species belongs in the evolutionary tree.

יחסים אבולוציוניים

מושגים הכנת מדריך פרוטוקול סטודנט

0 צפיות05:21 דק'

בני האדם סיווגו וארגנו אורגניזמים ביולוגיים במשך אלפי שנים. במקור, בעיקר הזמנת חפצים הדרושים להישרדות. ככל שההיסטוריה האנושית התקדמה, כך גדלו גם המיומנות והפרטים בסיווגים אלה. במאה הרביעית לפני הספירה, אריסטו היה חלוץ הסיווגים הפורמליים, תיחם צמחים ובעלי חיים לקבוצות שונות ולאחר מכן חילק אותם עוד יותר על סמך המאפיינים הפיזיים שלהם ותכונות כמו בתי הגידול שהם מאכלסים. מאוחר יותר, באמצע המאה ה-17, בנה ליניאוס על שיטתו של אריסטו. הוא כינה את הרמה הגבוהה ביותר שלו של קיבוץ הממלכות, ומשם חילק את הקבוצות באמצעות סינאפומורפיות, תכונה פיזיקלית מגדירה המפצלת ענף. לדוגמה, אם בעל חיים הוא בעל עמוד שדרה או מבנה דומה, יש למקם אותו בכורדאטה פילום. אם לא, אז יש פילות רבות אחרות, שחיות ללא עמוד שדרה יכולות להתפצל אליהן, כולל הארתרופודה, קבוצה גדולה הכוללת חרקים. ליניאוס המשיך לפצל קבוצות של אורגניזמים בהתבסס על הסינאפומורפיות שלהם ברמות הבאות דרך המחלקה, הסדר, המשפחה והסוג, עד שהגיע לייעוד הסופי, בדרך כלל, של המין. אנו מתייחסים לסוג הסיווג של ליניאוס כקלדיסטיקה (cladistics), סיווג אורגניזמים המבוסס על הבדלים במאפיינים פיזיים.

כיום, מדענים בדרך כלל בונים עצים הנקראים דנדרוגרמות כדי לתת ייצוגים חזותיים של הפיצולים והקבוצות האלה. צורה מסוימת זו של דנדרוגרמה, הקלדוגרמה, מדמיינת את היחסים הקלאדיסטיים בין המינים כך שקצות העץ מייצגים את המין והענפים מראים כיצד הם קשורים זה לזה. לדוגמה, כאן השימפנזה והדוב קרובים יותר זה לזה וחולקים מאפיינים משותפים יותר מאשר כל אחד מהם עם דג השמש. המקומות שבהם נפגשים הענפים מכונים צמתים ומציינים אבות קדמונים משותפים למינים הבאים. סוג דנדרוגרמה עיקרי שני הוא פילוגרמה. אלה שונים מקלדוגרמות משום שאורך הענפים בין המינים משתנה, ומייצג את מידת השינוי ביניהם. לכן, ככל שהענף ארוך יותר, כך עבר יותר זמן מאז שהמין התפצל מהאב הקדמון המשותף האחרון שלו.

דנדרוגרמות נבנו פשוט על ידי ניתוח המורפולוגיה של אורגניזמים. עם הופעת הטכנולוגיה המודרנית, השוואת דנ"א הפכה גם לדרך נפוצה לבניית עצים. דנ"א מורכב מנוקלאוטידים הקשורים לאחד מארבעה בסיסים שונים. אדנין, גואנין, ציטוזין או תימין. הסדר של בסיסים אלה הוא קוד הדנ"א. קוד זה מועבר מהורה לצאצא. כתוצאה מכך, אם מסתכלים על מין בודד כמו בני אדם, יש רמה גבוהה מאוד של דמיון בקוד הגנטי שלנו, סביב 99.9%. אנחנו גם חולקים חלק מקוד הדנ"א שלנו עם מינים אחרים, כמו שימפנזים ועכברים, אבל מידת הדמיון הכוללת בין הדנ"א שלנו לשלהם שונה בתכלית. משמעות הדבר היא שאנו יכולים ליצור עצים, אשר מקבצים מינים בהתבסס על הדמיון או ההבדל בין הקודים הגנטיים שלהם. תחום זה של אנליזה, המשלב סטטיסטיקה, מודלים מתמטיים ומדעי המחשב, מכונה ביואינפורמטיקה. כדי להשוות רצפי דנ"א, חוקרים משתמשים לעתים קרובות בכלי ביואינפורמטיקה שנקרא Basic Local Alignment Search Tool, או BLAST, שנוצר ומתוחזק על ידי המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי.

במעבדה זו, תחילה תיצור קלדוגרמה של בעלי חיים באמצעות מידע מורפולוגי, ולאחר מכן תציב מין מאובן על קלדוגרמה זו בהתבסס על המורפולוגיה שלה. לאחר מכן תשתמשו ברצפי דנ"א מכמה קרובי משפחה מודרניים שונים של המאובן ובמסד הנתונים של BLAST כדי לאמת את מיקום המאובן על העץ.

Print Procedure Steps

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

יצירת השערה אבולוציונית
- הערה: קלדוגרמה היא כלי חשוב ליצירת השערה אבולוציונית. קלדוגרמה היא תרשים בצורת עץ המשמש לתיאור היחסים הגנאלוגיים ההיפותטיים בין מינים. הקצוות או העלים של התרשים מייצגים מינים ספציפיים וענפי העץ באורכים שונים. האורכים השונים מייצגים את מידת השינוי בין כל אחד מהמינים. האב הקדמון המשותף לכל המינים שמהם מסתעף קו מסוים נמצא בצומת, היכן שהענפים מצטלבים. מינים שחולקים צומת נקראים קבוצת אחות.
- כדי להתחיל, התבונן בקלדוגרמה הריקה שסופקה והעלה השערה לגבי המיקום של בעלי החיים שהוקצו על העץ. אם קלדוגרמה ריקה לא סופקה, אנא הורד אחד כאן.
- לאחר מכן, התבוננו בתמונה של החיה המאובנת.
- באמצעות המורפולוגיה, או המאפיינים הפיזיקליים, של המאובן, צור השערה היכן בקלדוגרמה שלך הוא צריך להיות ממוקם. הוסף קו או סימן חדש כדי לציין את המיקום המוצע עבור המאובן.
השוואת רצפי גנים באמצעות BLAST
- הערה: מבחינה היסטורית, קלדוגרמות נבנו באמצעות השוואת מורפולוגיה. כעת, ניתן גם להשוות רצפים גנטיים בין מינים בעלי עניין לבניית קלדוגרמות. רצפי דנ"א אינם נשמרים בדרך כלל במאובנים, ולכן במעבדה זו תשתמשו במסד הנתונים BLAST כדי להשוות את רצפי הדנ"א של מינים חיים הקשורים קשר הדוק למאובן לאלפי מינים חיים אחרים.
- לפני תחילת מעבדה, המדריך שלך יוריד את שלושת רצפי הגנים השמורים לתיקייה בשולחן העבודה שלך.
- נווט אל דף הבית של BLAST, שהמדריך היה צריך להשאיר פתוח בדפדפן שלך, ולחץ על אסטרטגיות שמורות מהתפריט בראש הדף.
- לחץ על פתח בקובץ Evolutionary_Relationships_Gene1.txt.
- לאחר מכן, לחץ על תצוגה כדי לעבור לדף החיפוש Standard Nucleotide BLAST. אתה אמור להיות מסוגל לראות את רצף ה- DNA בתיבה רצף שאילתות בפינה השמאלית העליונה של המסך.
- גלול לתחתית המסך ולחץ על הלחצן BLAST. הערה: ייקח כמה רגעים לעבד ולנתח את הנתונים.
- לאחר עיבוד הנתונים, יופיע סיכום גרפי. הערה: רצף השאילתות שלך מיוצג על-ידי הקו הכחול בחלק העליון של התיבה. כל אחת מהשורות מתחת לקו הכחול מייצגת רצף אחר במסד הנתונים של BLAST התואם לשאילתה שלך. האורך והמיקום של סרגלים אלה מייצגים היכן וכמה מהרצף תואמים לשאילתה. צבע הסרגל מייצג את הניקוד שלו, או עד כמה זהה הרצף לשאילתה. מתחת לסיכום הגרפי מופיעה הרשימה רצפים המייצרים יישור משמעותי, המכילה תיאורים של רצפי הדנ"א שאוחזרו ממסד הנתונים המתאימים ביותר למשפט השאילתה. אלה רשומים בסדר יורד, מן הדומים ביותר בחלק העליון לדומים ביותר בתחתית. מימין, ישנם מספר נתונים סטטיסטיים על מידת הקרבה של כל רצף מסד נתונים לרצף הניסוי. ככל שציוני Max, Total, Query Coverage ו- Identity גבוהים יותר, כך הרצפים של השאילתה ושל אחזור דומים יותר זה לזה. באופן דומה, ככל שמספר הערך E נמוך יותר, כך קטן הסיכוי שהתאמת הרצפים נמצאה במקרה ובאופן משמעותי יותר היישור מדויק. ערך E של 0 מציין התאמה משמעותית ביותר.
- לחץ על שם התיאור של היישור הדומה ביותר ברשימה. פעולה זו תעביר אותך בהמשך הדף ליישור רצף ה- DNA המדויק בין הרצף המאוחזר לבין רצף השאילתה.
- לחץ על מספר מזהה הרצף. פעולה זו תפתח כרטיסייה חדשה עם מידע ספציפי יותר על רצף הגן שאוחזר.
- זהה ורשום את השמות המדעיים והנפוצים של האורגניזם, אשר צריכים להיות רשומים לצד מקור.
- לזהות ולרשום את החלבון שהגן מקודד עבורו, אשר צריך להיות רשום לצד הגדרה.
- סגור את הכרטיסייה ולחץ על הקודם כדי לחזור לרשימת הרצפים המייצרים יישור משמעותי.
- לאחר מכן, חזור על שלבים 7 – 9 עבור הרצפים הבאים הדומים ביותר.
- לאחר איסוף מספר שמות מינים, חזור לרשימה רצפים המייצרים יישור משמעותי ולחץ על בחר: הכל כדי לסמן את כל התיבות לצד השמות של כל רצף יישור רשום.
- לחץ על מרחק תוצאות עץ כדי ליצור פילוגרמה המבוססת על הדמיון של כל רצפי הגנים של תוצאות BLAST לרצף הגן של השאילתה. הערה: הרצף היחסי של מאובני השאילתה שלך יסומן בצהוב.
- רשום את מיקום הרצף שלך ביחס לקבוצות טקסונים אחרות המוצגות בעץ.
- לבסוף, חזור לכרטיסייה אסטרטגיות שמורות והעלה את רצף הגן השמור הבא.
- שאילתה על שני רצפי הדנ"א היחסיים המאובנים הנותרים כפי שהודגם קודם לכן (שלבים 1 – 16).
Data Analysis
- בהתבסס על תוצאות רצף הגנים שלך, העלה השערה שנייה לגבי המקום שבו דגימת המאובן שלך מתאימה בקלדוגרמה המקורית.
- השווה מיקום זה עם ההשערה הראשונה שלך.
- השווה את העץ שלך עם חבריך לכיתה". אם מישהו מחבריך לכיתה שם את המאובן על ענף אחר, שאל אותו איך הוא הגיע להחלטה הזו.