Name: blast practice for fossil dna clues
Uploaded: 2019-01-31T09:26:12.000Z
Duration: 1 min 2 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Virginia  Standards of Learning

HIgh School

Biology

BIO.7

BIO.7.d

Evolutionary Relationships

<ul><li><a href="#" data-time="0.0">Использование BLAST для проверки эволюционных гипотез
</a></li></ul>

<ul class="lab-items"><li data-lab-item="1">
								<div class="ингредиент" data-value="Пустое изображение кладограммы"><a target="_blank" href="/files/ftp_upload/10562/Blank_Cladogram.png">Пустое изображение кладограммы</a></div>
								<div class="количество-ингредиента">
									<span class="amount" data-value="10">10</span>
									<span class="unit" data-value=""></span>
								</div>
							</li><li data-lab-item="1">
								<div class="ингредиент" data-value="Компьютер с подключением к Интернету">Компьютер с подключением к Интернету</div>
								<div class="количество-ингредиента">
									<span class="amount" data-value="-1">-1</span>
									<span class="unit" data-value="В зависимости от размера лаборатории">В зависимости от размера лаборатории</span>
								</div>
							</li></ul>

Эволюционные отношения

<ol class="note-items"><li data-note-item="1" data-parent-collapse="">Использование BLAST для проверки эволюционных гипотез
<кнопка class="expand">Expand</button><ul class="lab-items"><li data-sub-note-item="1-1"><div class="lab-step">Откройте веб-сайт BLAST на каждом компьютере, которым будут пользоваться учащиеся. <a target="__blank" href="https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi" style="display:block;">https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi</a>
</div></li><li data-sub-note-item="1-2"><div class="lab-step">Перейдите по предоставленной ссылке, чтобы найти последовательности генов курицы, аллигатора и зебрового вьюрка. <a href="https://github.com/EvolutionGenes/Evolutionary-Relationships-Genes" target="__blank" style="display:block;">https://github.com/EvolutionGenes/Evolutionary-Relationships-Genes</a> Примечание: Эти последовательности генов будут использоваться в качестве образцов ДНК для загадочной окаменелости.
</div></li><li data-sub-note-item="1-3"><div class="lab-step">Нажмите на первую последовательность, чтобы ознакомиться с ней. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-4"><div class="lab-step">Вернитесь на главную страницу и нажмите на зеленую кнопку "Клонировать или скачать". 
</div></li><li data-sub-note-item="1-5"><div class="lab-step">Затем выберите "Скачать ZIP". 
</div></li><li data-sub-note-item="1-6"><div class="lab-step">Сохраните файлы на рабочем столе компьютера, чтобы студенты могли легко получить к ним доступ. Повторите шаги 2–6 на каждом компьютере. 
</div></li><li data-sub-note-item="1-7"><div class="lab-step">Распечатайте достаточное количество пустых кладограмм, чтобы на каждого ученика приходилось по одной.  ПРИМЕЧАНИЕ: Рекомендуется также распечатать запасные кладограммы.
</div></li></ul></li></ol>

<div class="section-question"><h4 class="question-sect">Что такое синапоморфии?</h4><p>Синапоморфии — это измеримые или количественные физические особенности, которые могут быть использованы для различения и разделения групп живых организмов.
</p></div><div class="section-question"><h4 class="question-sect">Что такое дендрограммы?</h4><p>Древовидная диаграмма представляет собой древовидную диаграмму, представляющую эволюционные или кладистические отношения между группами организмов.
</p></div><div class="section-question"><h4 class="question-se...

Использование BLAST для проверки эволюционных гипотез
РазвернутьОткройте веб-сайт BLAST на каждом компьютере, которым будут пользоваться учащиеся. ...

Education

JoVE Lab Manual

Биология

Evolution

Эволюция

Lab Manual Sub Articles

Подразделы руководства по лабораторным работам

blast practice for fossil dna clues

<p class="jove_content">Students use BLAST to test evolutionary hypotheses by comparing DNA sequences. BLAST, or Basic Local Alignment Search Tool, helps match a gene sequence to similar sequences in a database. In this activity, the comparison is used to investigate a mystery fossil and its possible living relatives.</p>

<p class="jove_content">The setup begins with the BLAST website opened on each student computer. Students then use the provided link to find the chicken, alligator, and zebra finch gene sequences. These sequences serve as the living relative DNA samples for the mystery fossil.</p>

<p class="jove_content">To prepare the files, the first sequence is opened so students can become familiar with it. Then the main page is used to click the green “Clone or download” button and choose “Download ZIP.” The files are saved on the desktop so students can access them easily. The same steps are repeated on each computer.</p>

<p class="jove_content">Blank cladograms are also printed for the class. Each student should have one cladogram to complete, and extra copies are recommended. The activity gives students a way to compare DNA evidence and build a simple model of evolutionary relationships.</p>

BLAST Practice for Fossil DNA Clues

evolutionary relationships

Testing Fossil Placement with Cladograms

Cladograms and BLAST help students test where a fossil may fit on an evolutionary tree. A cladogram is a tree-shaped chart that shows hypothetical genealogical relationships between species. The tips, or leaves, show specific species, and the branch lengths show the degree of change between them. A node is the point where branches meet and marks the common ancestor of the species that split from that line. Species that share a node are called a sister group.<br /><br />To start, students examine a blank...

Students use BLAST to test evolutionary hypotheses by comparing DNA sequences. BLAST, or Basic Local Alignment Search Tool, helps match a gene sequence to similar sequences in a database. In this activity, the comparison is used to investigate a mystery fossil and its possible living relatives.<br /><br />The setup begins with the BLAST website opened on each student computer. Students then use the provided link to find the chicken, alligator, and zebra finch gene sequences. These sequences serve as the...

lab manual sub articles

Set up a BLAST-based class activity with chicken, alligator, and zebra finch DNA samples to compare a mystery fossil and its living relatives.

BLAST Practice for Fossil DNA Clues | JoVE K12

Next Generation Science Standards

High School

Life Science

heredity-inheritance-and-variation-of-traits

Heredity: Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-3

HS-LS4-1

Florida Department of Education

SC.912.L.15

SC.912.L.15.4

SC.912.L.15.10

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-3.

Natural Selection and Evolution

HS-LS4-1.

Georgia Standards of Excellence

9-12

SB4.b

<p>Люди классифицировали и организовывали биологические организмы на протяжении тысячелетий. Изначально, в первую очередь, упорядочивая предметы, необходимые для выживания. По мере развития человеческой истории совершенствовались и навыки и детализация этих классификаций. В четвертом веке до нашей эры Аристотель впервые ввел формальную классификацию, разделив растения и животных на различные группы, а затем разделив их на основе их физических характеристик и черт, таких как места обитания, которые они занимают. Позже, в середине 1700-х годов, Линней построил свою работу по системе Аристотеля. Он назвал свой высший уровень группировки царств и оттуда разделил группы с помощью синапоморфий, определяющего физического признака, который разделяет ветвь. Например, если животное обладает позвоночником или подобным строением, его следует поместить в тип хордовых. Если это не так, то есть много других типов, на которые животные без позвоночника могут быть разделены, в том числе членистоногие, большая группа, включающая насекомых. Линней продолжал разделять группы организмов на основе их синапоморфий на последующих уровнях по классу, отряду, семейству и роду, пока не достиг окончательного обозначения в общем — вида. Мы называем тип классификации Линнея кладистикой, классификацией организмов, основанной на различиях в физических характеристиках.</p>
<p>Сегодня ученые обычно конструируют деревья, называемые дендрограммами, чтобы дать визуальное представление об этих расщеплениях и группах. Эта конкретная форма дендрограммы, кладограмма, визуализирует кладистические отношения между видами таким образом, что кончики дерева представляют виды, а ветви показывают, как они связаны друг с другом. Например, здесь шимпанзе и медведь более тесно связаны друг с другом и имеют больше общих характеристик, чем каждый из них с рыбой-солнцем. Места, где встречаются ветви, называются узлами и обозначают общих предков для последующих видов. Вторым основным типом дендрограмм является филограмма. Они отличаются от кладограмм тем, что длина ветвей между видами варьируется, представляя степень изменения между ними. Таким образом, чем длиннее ветвь, тем больше времени прошло с тех пор, как вид разошелся со своим последним общим предком.</p>
<p>Дендрограммы были построены путем простого анализа морфологии организмов. С появлением современных технологий сравнение ДНК также стало распространенным способом построения деревьев. ДНК состоит из нуклеотидов, связанных с одним из четырех различных оснований. Аденин, гуанин, цитозин или тимин. Порядок этих оснований определяется кодом ДНК. Этот код передается от родителя к потомку. Следовательно, если вы посмотрите на один вид, такой как человек, то обнаружите очень высокую степень сходства в нашем генетическом коде, около 99,9%. Мы также разделяем часть нашего кода ДНК с другими видами, такими как шимпанзе и мыши, но степень общего сходства между нашей ДНК и их ДНК сильно отличается. Это означает, что мы можем создавать деревья, которые группируют виды на основе сходства или различия между их генетическими кодами. Эта область анализа, объединяющая статистику, математическое моделирование и информатику, называется биоинформатикой. Для сравнения последовательностей ДНК исследователи часто используют биоинформатический инструмент под названием Basic Local Alignment Search Tool, или BLAST, который был создан и поддерживается Национальным центром биотехнологической информации.</p>
<p>В этой лаборатории вы сначала создадите кладограмму животных, используя морфологическую информацию, а затем поместите на эту кладограмму ископаемый вид на основе его морфологии. Затем вы будете использовать последовательности ДНК нескольких различных современных родственников окаменелости и базу данных BLAST, чтобы проверить ваше расположение окаменелости на дереве.</p>

dna evidence in evolutionary trees

<p class="jove_content">DNA evidence helps scientists map evolutionary relationships between living things. Early classification began with Aristotle in the 4th century BC and was later improved during the Renaissance and by Carolus Linnaeus in the mid-1700s. These systems grouped species by physical similarity, such as the presence or absence of a backbone in vertebrates and invertebrates. Traits like a backbone are called synapomorphies, which are shared traits that likely came from a common ancestor.</p>

<p class="jove_content">Physical traits are still useful, but they also have limits. To show how species are related, scientists build dendrograms, or branching diagrams. A cladogram is one type of dendrogram. It shows hypothetical family-like relationships, with the tips representing species and the branches showing how they are connected.</p>

<p class="jove_content">A phylogram is a more detailed tree. Its branch lengths are not the same. The length of a branch shows the amount of change between species, so a longer branch means more time since two species diverged from a common ancestor. In both cladograms and phylograms, a node marks the point where branches meet. Species that share the most recent common ancestor are closest to that node and are called sister groups.</p>

<p class="jove_content">Scientists used to make cladograms by comparing morphology, or body structure. That method is still used, but it now includes DNA sequence comparison. DNA evidence can also help estimate how long ago species shared a common ancestor. This is especially useful for understanding evolutionary history, although it does not always work for extinct organisms because DNA is usually found in soft tissue, and soft tissue is rarely preserved in fossils.</p>

<p class="jove_content">Genes carry DNA from parents to offspring. The nucleotide sequence in genes uses the bases A, G, C, and T. These sequences are often similar in different species because of common ancestry. Researchers can align them to build trees. Species with more similar sequences are placed closer together, while species with less similarity are placed farther apart.</p>

<p class="jove_content">Bioinformatics tools help scientists work with large DNA datasets. These tools combine computer science, math, and statistics. One example is BLAST, or Basic Local Alignment Search Tool. BLAST searches the NCBI database, which brings together several databases of DNA sequence information. It compares a query sequence against sequences in the database and lists the closest matches first.</p>

<p class="jove_content">A BLAST result can suggest which species are closely related to the source of the query gene. However, this comparison may not always show the exact evolutionary relationship. Genes can evolve at different rates, and genomes can contain more than one similar sequence. Even so, DNA comparisons are valuable for more than tree building. Scientists often use genes first found in model organisms such as the fruit fly Drosophila melanogaster or the mouse to study gene function in other species, including humans. Human genes can also be used to find homologs in model organisms. This approach is important in human disease research. For example, researchers can knock out a mouse version of a human gene to create disease models such as the Cftr knockout mouse for cystic fibrosis or the Apoe knockout mouse for atherosclerosis.</p>

DNA Evidence in Evolutionary Trees

Люди пытались правильно классифицировать живые существа с тех пор, как Аристотель предпринял первую попытку в 4 веке до нашей эры. Система Аристотеля...

Проверьте свое понимание Эволюционные отношения с помощью этой оценочной викторины по Biology на JoVE Lab Manual. Охватывает ключевые концепции с помощью видео-вопросов, разработанных для оценки обучения студентов.

Эволюционные отношения в Biology - оценочная викторина | JoVE Lab Manual

Следуйте пошаговым процедурам Эволюционные отношения в этом 8-минутном видео студенческого протокола. Часть коллекции Biology на JoVE Lab Manual.

Студенческий протокол по Эволюционные отношения в Biology - Более 5.4K просмотров | JoVE Lab Manual

Phylogenetic Trees

Phylogenetic trees come in many forms. It matters in which sequence the organisms are arranged from the bottom to the top of the tree, but the branches ...

Conditions on Early Earth

Around 4 billion years ago, oceans began to condense on earth while volcanic eruptions released nitrogen, carbon dioxide, methane, ammonia, and hydrogen ...

The Colonization of Land

Changes in the environment of the early Earth drove the evolution of organisms. As prokaryotic organisms in the oceans began to photosynthesize, they ...

What is Evolutionary History?

Scientists record evolutionary history by analyzing fossil, morphological, and genetic data. The fossil record documents the history of life on Earth and ...

The Evidence for Evolution

Genetic variations accumulating within populations over generations give rise to biological evolution. Evolutionary changes can result in the formation of ...

The Fossil Record

The fossil record documents only a small fraction of all organisms that have ever inhabited Earth. Fossilization is a rare process, and most organisms ...

Convergent Evolution

Evolution shapes the features of organisms over time, ensuring that they are suited for the environments in which they live. Sometimes, selection pressure ...

The student will investigate and understand that populations change through time. Key ideas include  evidence is found in fossil records and through DNA analysis;

BIO.7.a

What are Populations and Communities?

Populations are groups of individuals of the same species that inhabit a shared environment. Communities include multiple co-existing, interacting ...

Distribution and Dispersion

Ecology is the study of how organisms interact with their environment and with one another. An important aspect of ecology is understanding where species ...

Life Histories

Constrained by limited energy and resources, organisms must compromise between offspring quantity and parental investment. This trade-off is represented ...

Population Growth

Population size is dynamic, increasing with birth rates and immigration, and decreasing with death rates and emigration. In ideal conditions with ...

Ecological Niches

All organisms have a position within an ecosystem. The complete set of living and nonliving factors&#x2014;including food resources, climate, and ...

Ecological Succession

Ecological succession is influenced by the processes of facilitation, inhibition, and toleration. Facilitation occurs when early successional species ...

Keystone Species

Measures of species biodiversity, such as richness (i.e., the number of species present) and evenness (i.e., their relative abundance), describe an ...

Symbiosis

Symbiotic relationships are long-term, close interactions between individuals of different species that affect the distribution and abundance of those ...

Competition

When organisms require the same limited resources within an environment, they may have to compete for them. Competition is a net-negative interaction. ...

Predator-Prey Interactions

Predators consume prey for energy. Predators that acquire prey and prey that avoid predation both increase their chances of survival and reproduction ...

Ecological Disturbance

An ecological disturbance is a temporary disruption in the environment resulting from abiotic, biotic, or anthropogenic factors, causing a pronounced ...

The student will investigate and understand that populations change through time. Key ideas include  genetic variation, reproductive strategies, and environmental pressures affect the survival of populations;

BIO.7.b

What is Natural Selection?

Natural selection is an evolutionary process in which individuals with survival-promoting traits reproduce at higher rates. These favorable traits become ...

Types of Selection

Natural selection influences the frequencies of particular alleles and phenotypes within populations in several different ways. Primarily, natural ...

Frequency-dependent Selection

When the fitness of a trait is influenced by how common it is (i.e., its frequency) relative to different traits within a population, this is referred to ...

Limits to Natural Selection

Organisms that are well-adapted to their environment are more likely to survive and reproduce. However, natural selection does not lead to perfectly ...

Natural Selection

Fitness
Widespread variation of phenotypes in natural populations provides the raw material for evolution, which is the change in the inherited traits of ...

Simulating Natural Selection
ExpandTo prepare for the lab, set out workstations for each student pair containing 6 white, 6 black, and 13 gray 12 inch ...

Simulating Natural Selection
ExpandTo begin, cut the white, black, and gray pipe cleaners into quarters, which should produce a total of 100 pieces that ...

Artificial Selection

Natural Selection and Adaptive Evolution
In natural settings, adaptive evolution takes place by natural selection, a process in which differences in ...

Observing Artificial Selection in Plants
ExpandTwo weeks before beginning the pollination experiments, collect a sufficient amount of small pots with a ...

Observing Artificial Selection in Plants 
ExpandTo begin the experiment, collect five two-week old grown plants from the generation one population that ...

The student will investigate and understand that populations change through time. Key ideas include  natural selection is a mechanism that leads to adaptations and may lead to the emergence of new species; and

BIO.7.c

Humans have been attempting to properly classify living things since Aristotle made the first attempt during the 4th century BC. Aristotle&#8217;s system ...

Using BLAST to Test Evolutionary Hypotheses
ExpandOpen the BLAST website on each computer that the students will be using. ...

Forming an Evolutionary Hypothesis
ExpandNOTE: A cladogram is an important tool for forming an evolutionary hypothesis. A cladogram is a tree-shaped chart ...

The student will investigate and understand that populations change through time.Key ideas include  biological evolution has scientific evidence and explanations.

BLAST Practice for Fossil DNA Clues

Learning Objectives

Что такое синапоморфии?

Что такое дендрограммы?

Lab Prep

Transcript

Tags

More videos by Standards