13.1:

13.1: Genom Karşılaştırmaları Yoluyla Evrimsel İlişkiler

Evolutionary Relationships through Genome Comparisons

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Evolutionary Relationships through Genome Comparisons

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

13.2: Genome Copying Errors

5,653 Views

•

02:54 min

•

April 07, 2021

Overview

Genom karşılaştırması, organizmalar arasındaki evrimsel ilişkileri yorumlamanın mükemmel yollarından biridir. Genom karşılaştırmasının temel ilkesi, eğer iki tür ortak bir özelliği paylaşıyorsa, muhtemelen her iki tür arasında korunan DNA dizisi tarafından kodlanmıştır. 20. yüzyılın sonlarında genom dizileme teknolojilerinin ortaya çıkışı, bilim adamlarının türler arasındaki alanların korunması kavramını anlamalarını sağladı ve çeşitli organizmalar arasındaki evrimsel ilişkileri anlamalarına yardımcı oldu.

Genom karşılaştırması, üç düzeyde evrimsel ilişkiyi ortaya çıkarabilir. İlk seviye, insanlar ve balıklar gibi çeşitli organizma gruplarında korunan diziler ve protein alanları hakkında derinlemesine bilgi sağlar. İkinci seviye, insanlar ve şempanzeler gibi yakından ilişkili türlerde bulunan benzersiz DNA elementlerini tanımlamak için çözünürlüğü daha da artırır. Daha da yüksek veri çözünürlüğüne sahip üçüncü seviye, bir organizmanın farklı varyantları ve alt türleri gibi bir tür içindeki genetik farklılıkları ayırt eder. Bu üst düzey çözünürlük, bireysel mikrobiyal suşlara veya enfekte vaka kümelerine özgü mutasyonları tanımlayarak hastalık salgınlarının izlenmesine yardımcı olabilir.

DNA dizileme araçları

Evrimsel ilişkileri çıkarmak için gerekli olan DNA dizisi verilerini elde etmek için çeşitli yöntemler kullanılabilir. Bunlar arasında, tüm genom dizileme veya WGS yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Çeşitli organizmalar arasındaki mutasyonları ve korunmuş dizileri analiz etmek için son derece yararlı olan yüksek çözünürlüklü veriler sağlar. Ayrıca, etkilenen bireylerin DNA dizisini diğer etkilenmemiş deneklerinkiyle karşılaştırarak genetik bozuklukların nedenini de belirleyebilir.

Veri analizi araçları

WGS veya benzeri dizileme yöntemleriyle elde edilen veriler, evrimsel ilişkileri ortaya çıkarmak için uygun yazılım araçları ile analiz edilir. Moleküler Evrimsel Genetik Analiz (MEGA), en yaygın kullanılan yazılım araçlarından biridir. MEGA’da bulunan montaj dizisi hizalama, evrim ağaçları oluşturma, genetik mesafeleri tahmin etme ve evrimsel zaman ağaçlarının hesaplanması gibi programlar, kullanıcıların dizileme tekniklerinden elde edilen ham verileri düzenlemesine ve yorumlamasına olanak tanır.

Transcript

Linnaeus’un geleneksel organizma sınıflandırması, organizmanın fiziksel özelliklerindeki farklılıklara dayanan kladistik olarak adlandırılır ve bilim adamları, bu bölünmelerin ve grupların görsel temsillerini vermek için yaygın olarak dendrogram adı verilen ağaçlar inşa etmişlerdir.

Bununla birlikte, modern teknolojinin ortaya çıkmasıyla birlikte, DNA’yı karşılaştırmak bu tür ağaçları inşa etmenin yaygın bir yolu haline geldi. Dizi verileri, insanlar gibi tek bir türde incelenirse, genetik kodda çok yüksek derecede benzerlik vardır, yaklaşık% 99.9 civarındadır, çünkü bir organizmanın genetik kodu ebeveynden yavruya geçer.

İnsanlar ayrıca bu DNA kodunun çoğunu şempanzeler ve fareler gibi diğer türlerle paylaşırlar, ancak insan DNA’sı ile onlarınki arasındaki genel benzerlik derecesi önemli ölçüde farklıdır. Bu, genetik kodları arasındaki benzerliklere veya farklılıklara dayalı olarak tür grupları için ağaçların oluşturulabileceği anlamına gelir. İstatistik, matematiksel modelleme ve bilgisayar bilimini birleştiren bu analiz alanı, biyoinformatik olarak bilinen bir alanın parçasıdır.

Bu ağaçları oluşturmak için kullanılan genetik veriler birçok şekilde olabilir. Örneğin, moleküler filogenide bir veya iki anahtar genetik lokus sıralanır ve daha sonra ilgilenilen türler arasında karşılaştırılır.

Bununla birlikte, bireysel genler veya genetik bölgeler, farklı türlerde çok farklı oranlarda evrimleşebildiğinden veya hatta yatay gen transferi yoluyla farklı türler arasında değiş tokuş edilebildiğinden, bu küçük ölçekli genetik araştırmalar her zaman doğru filogeniler sağlayamayabilir.

Bakteriyel filogenilerde, çok lokuslu dizi tiplemesi veya MLST adı verilen bir teknik sıklıkla kullanılır. Bu yöntem, birden fazla genetik bölge boyunca diziler üretir – tipik olarak hücresel işlev için gerekli olan ve bu nedenle türler arasında korunan temizlik genleri.

Bununla birlikte, temizlik genleri yavaş yavaş gelişebilir, bu nedenle MLST ile gerinim düzeyinde çözünürlük elde etmek zordur.

Son olarak, tüm genom dizilimi veya WGS, evrimsel ilişkileri aydınlatmak için kullanılabilir. Bu yöntem, ökaryotlarda mitokondriyal DNA ve hatta bitkilerde kloroplast DNA dahil olmak üzere bir organizmanın tüm genomunun dizilenmesini içerir.

WGS, tüm genomları ince ölçekli çözünürlükte hizalar ve mutasyonları veya türe özgü belirteçleri, dallanma noktalarını ve hatta tek bir türün suşlarını veya popülasyonlarını tanımlayabilir. Bu tür ince ayrıntılar, daha hedefli sıralamada gözden kaçabilir.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Genom Karşılaştırma Evrimsel İlişkiler DNA Dizileme Alanların Korunumu Genom Dizileme Teknolojileri Çeşitli Organizmalar Protein Alanları Benzersiz DNA Elementleri Genetik Farklılıklar Varyantlar ve Alt Tipler Yüksek Çözünürlüklü Veriler Tüm Genom Dizileme (WGS)