Címlap
Címlap

Bioinformatika tollal és papírral: készítsünk filogenetikai fát

Gondoljatok bele, hogyan lehetne osztályozni a különböző állatokat! Hagyományosan, a szervezetek közötti fizikai különbségeket (morfológiai jegyeket) használták az evolúciós kapcsolataik levezetése céljából, például hogy egy szervezetnek van hátgerince vagy vannak szárnyai. Ez problémákat okozhat. Például a madarak, denevérek és rovarok mindegyike rendelkezik szárnyakkal, de valóban közeli rokonok? Hogyan mérnéd, hogy a jelenlegi szervezetek, hogyan tértek el a korábbi közös őstől? A tevékenység során, egy filogenetikai fát fogunk készíteni öt főemlős homológ DNS szekvenciájának segítségével. Mivel ezek a szekvenciák kitaláltak, ezért nem tudunk következtetni valódi becsült genetikai távolságokra; egy értelmes filogenetikai fa létrehozásához valós adatokból, és sokkal hosszabb szekvenciákból kellene építkeznünk. Mindazonáltal ezeket a fiktív szekvenciákat úgy választottuk meg, hogy ésszerűen pontos képet adjanak a főemlősök kapcsolatáról. A tevékenység elvégzése során a következő kérdésekre keressük a válaszokat: Hány év telt el a filogenetikai fádban, mióta a gorilla és az emberek szétváltak közös ősüktől? Mi a helyzet az orángutánokkal és az emberekkel? Vajon a becsléseink helyesek a filogenetikai fában? Miért lehet filogenetika fákat készíteni az alapján, hogy a DNS különböző régiói eltérőek? A DNS mely régiói használhatók arra, hogy megállapítsuk a különböző élőlények közeli rokonságát? Mely géneket kellene összehasonlítani, ha evolúciós távolságokat szeretnénk az élőlények között meghatározni? Mi a teendőnk akkor, ha két szekvencia összehasonlításakor azt vesszük észre, hogy az egyik üres helyeket tartalmaz deléciók miatt (vagy inszerció miatt a másik szekvenciában)? Gondoljuk végig annak a lehetséges okait, hogy miért nem használhatjuk a nukleotid különbségek számának egyszerű összehasonlítását olyan esetben, ha nagyon eltérő élőlényeket kell összehasonlítanunk? Milyen más okai vannak annak, hogy nem használható ez a módszer az evolúciós távolságok számítására? Milyen egyszerűsítéseket tettünk? Milyen okai vannak annak, hogy a nagyobb távolságokra lévő élőlények tanulmányozásához jobb, ha az aminosav szekvenciákat hasonlítjuk össze és nem a DNS szekvenciákat? Ennek a feladatnak az elkészítése során mi az öt főemlős faj elkülönülésére koncentráltunk (a fa beosztása). Gyakran, nem ismerjük a sorrendjét annak, hogy melyik élőlény melyiktől vált szét (a fa alakja). Hogyan tudjuk azt megmondani, hogy emberek és a csimpánzok közelebbi rokonok, mint a gorillák és a csimpánzok? Ha ez utóbbi állításunk igaz, hogyan térnek el a szekvenciák egymástól?

A tevékenység során a tanulók egy filogenetikai fát készítenek el öt főemlős homológ DNS szekvenciájának segítségével. Mivel ezek a szekvenciák kitaláltak, ezért nem tudnak következtetni valódi becsült genetikai távolságokra. Mindazonáltal ezeket a fiktív szekvenciákat úgy választottuk meg, hogy ésszerűen pontos képet adjanak a főemlősök kapcsolatáról.

A tevékenység az alábbi linken érhető el:

http://www.scienceinschool.org/hu/2010/issue17/bioinformatics

Bioinformatika tollal és papírral: készítsünk filogenetikai fát
// impresszum // kapcsolat