יחסים אבולוציוניים

1. יצירת השערה אבולוציונית Expand
   • 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.
2. השוואת רצפי גנים באמצעות BLAST Expand
   • 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).
3. Data Analysis Expand
   • 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.

כלי חשוב בגיבוש השערה אבולוציונית הוא בניית קלדוגרמה, תרשים בצורת עץ המשמש לתיאור הקשרים הגנאלוגיים ההיפותטיים בין מינים. בקלדוגרמה, הקצוות או העלים של הטבלה מייצגים מינים מסוימים, וענפי העץ הם באורכים שונים, כדי לייצג את מידת השינוי בין כל מין. האב הקדמון המשותף של כל המינים שמהם מסתעף קו מסוים ממוקם בנקודה שבה הענפים מצטלבים, ונקרא צומת.

מינים שחולקים צומת נקראים קבוצת אחות. בתרגיל הראשון הזה, קיבלתם עותק של הקלדוגרמה הזו. כשמסתכלים על קבוצות החיות באיור, מה תהיה ההשערה שלכם לגבי המקום שבו החיות צריכות להיות ממוקמות על העץ?

קח זמן עכשיו למלא את הקלדוגרמה עם הניחוש הטוב ביותר שלך היכן כל חיה מתאימה. כעת, הביטו בתמונה זו של חיה מאובנת. בהתבסס על המורפולוגיה, או המאפיינים הפיזיים של המאובן, היכן הייתם ממקמים את החיה הזו בקלדוגרמה שלכם?

הוסף קו או סימן חדש כדי לציין את המיקום המוצע שלך עבור המאובן. למרות שמבחינה היסטורית, קלדוגרמות נבנו באמצעות השוואה של קווי דמיון מורפולוגיים והבדלים בין מינים מעניינים, שיטה נוספת ליצירת קלדוגרמות היא השוואת הרצפים הגנטיים בין מינים. מאחר שרצפי דנ"א בדרך כלל לא נשמרים במאובנים, בניסוי הזה נשווה את רצפי הדנ"א של מינים חיים שקרובים מאוד למאובן שלנו לאלה של אלפי מינים חיים אחרים באמצעות מסד הנתונים של BLAST.

התוצאות יאפשרו לנו למקם את המאובן בקלדוגרמה על סמך דמיון ה-DNA. לפני שתתחיל במעבדה זו, המדריך שלך יוריד את שלושת רצפי הגנים המשומרים ואלה צריכים להיות מאוחסנים בתיקייה על שולחן העבודה שלך. עבור לדף הבית של BLAST, שהמדריך שלך היה צריך להשאיר פתוח בדפדפן שלך, ולחץ על אסטרטגיות שמורות מהתפריט בראש הדף.

תחת העלאת אסטרטגיית חיפוש, לחץ על בחר קובץ כדי לעיין במחשב שלך אחר רצפי ה- DNA המאובנים היחסיים, שאמורים להיות ממוקמים בתיקייה על שולחן העבודה. נקישה לפתוח בקובץ הטקסט של Evolutionary_Relationships_Gene1 נקודות. 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 כפתור הפיצוץ. ייקח כמה רגעים לעבד ולנתח את הנתונים.

לאחר עיבוד הנתונים, יופיע סיכום גרפי. רצף השאילתות שלך מיוצג על-ידי הקו הכחול בחלק העליון של התיבה. כל אחת מהשורות שמתחתיה מייצגת רצף אחר במסד הנתונים BLAST התואם לשאילתה שלך.

האורך והמיקום של עמודות אלה מייצגים היכן וכמה מהרצפים תואמים לשאילתה. כאן, רבים מהעמודות תואמים את כל רצף השאילתות לאורכו, בעוד שחלקם חסרים מעט בתחילת הרצף. צבע הסרגל מייצג את הציון שלו, או עד כמה הרצפים זהים לשאילתה.

מתחת לסיכום הגרפי נמצאת רשימת הרצפים המייצרים יישורים משמעותיים, המכילה תיאורים של רצפי ה-DNA שאוחזרו ממסד הנתונים המתאימים ביותר לרצף השאילתה. הרצפים רשומים בסדר יורד, מהדומים ביותר בחלק העליון ועד הפחות דומים בתחתית. בצד ימין יש מספר נתונים סטטיסטיים על מידת הקשר ההדוקי של כל רצף מסד נתונים לרצף הניסוי.

ככל שהציונים המקסימליים, הכוללים, כיסוי השאילתה והזהות גבוהים יותר, כך השאילתה והרצפים המאוחזרים דומים יותר זה לזה. כמו כן, ככל שמספר הערך E נמוך יותר, כך קטן הסיכוי שהתאמת הרצף נמצאה במקרה, והיישור מדויק יותר באופן משמעותי. כאן, תבחין שכל ערכי ה-E הם אפס, כלומר ההתאמות כולן משמעותיות ביותר.

לחץ על שם התיאור של היישור הדומה ביותר שמופיע ברשימה. זה ייקח אותך בהמשך הדף ליישור רצף ה-DNA המדויק בין הרצף שאוחזר לרצף השאילתה. לאחר מכן, לחץ על מספר מזהה הרצף.

פעולה זו תפתח כרטיסייה חדשה עם מידע ספציפי יותר על רצף הגנים שאוחזר. זהה ורשום את השמות המדעיים והנפוצים של האורגניזם, שצריכים להיות רשומים ליד SOURCE, ולאחר מכן את החלבון שהגן מקודד עבורו, שאמור להיות רשום ליד DEFINITION. לאחר מכן, סגור את הכרטיסייה הזו ולחץ על הקודם כדי לחזור לרשימה רצפים המייצרים יישורים משמעותיים, וחזור על תהליך זה כדי לזהות ולתעד את אותו מידע עבור הרצפים הדומים ביותר הבאים.

לאחר איסוף מספר שמות מינים, חזור לרשימה רצפים המייצרים יישורים משמעותיים ולחץ על בחר:הכל כדי לסמן את כל התיבות לצד השמות של כל רצף יישור רשום. לחץ על עץ מרחק של תוצאות כדי ליצור פילוגרמה המבוססת על הדמיון של כל רצפי הגנים של תוצאות BLAST לרצף הגנים של השאילתה. הרצף היחסי של מאובני השאילתה שלך יודגש בצהוב.

רשום את מיקום הרצף ביחס לקבוצות הטקסונים האחרות המוצגות בעץ. לבסוף, חזור ללשונית אסטרטגיות שמורות והעלה את רצף הגנים הבא, ולאחר מכן שאל את שני רצפי ה-DNA המאובנים האחרים כפי שהודגם זה עתה. בהתבסס על תוצאות רצף הגנים שלך, העלה השערה שנייה לגבי המיקום של דגימת המאובן שלך בקלדוגרמה המקורית.

השווה מיקום זה עם ההשערה הראשונה. עד כמה דומים העצים מבוססי הדנ"א והמורפולוגיה שלך במיקום דגימת המאובנים? מה אומרות ההשערות שלך על החשיבות היחסית של מורפולוגיה בחיזוי קשרים אבולוציוניים בהשוואה לרצפי DNA?

השווה את העץ שלך לחבריך לכיתה. עד כמה העצים שלך דומים? שאלו את חבריכם לכיתה ששמו את המאובן על ענף אחר כיצד הם הגיעו להחלטה זו.