3582468997

Podstawy ewolucji molekularnej

Wykład 3. Markery molekularne. Mitochondrialny i chloroplastowy materiał genetyczny.

1. Markery molekularne w badaniach ewolucji. Aspekty wyboru markera. Marker molekularny - wykazujące zmienność dziedziczne cechy DNA, RNA lub białek użyteczne w identyfikacji:

•    pozycji w obrębie genomu (mapy genetyczne);

•    komórek i tkanek (np. nowotworowych);

•    osobników (analizy rodzicielstwa, medycyna sądowa);

•    poziomu zróżnicowania populacji gatunków;

•    jednostek ewolucyjnych wyższego rzędu.

A przez to umożliwiające: określenie struktury genetycznej populacji tj. ustalić przepływ genów i system kojarzenia, określić zróżnicowanie pomiędzy gatunkami, przeprowadzenie analizy geologicznej haplotypów [wzoru DNA] (tworzyć drzewa genowe), uzyskanie informacji o relacjach filogenetycznych pomiędzy odległymi gatunkami i taksonami, określanie centrów różnorodności genetycznej gatunków (ang. hot spot). Przy wyborze odpowiednego markera genetycznego należy przeanalizować kilka aspektów:

•    aspekt regionu genomu - genom większości organizmów składa się z różnych części składowych, z których każdy stanowi odmienny procent całości genomu oraz różni się tempem ewolucji. Dobór markera do odpowiedniej części genomu jest ważny i zależy od rodzaju prowadzonych badań:

o sekwencje Alu (SINE) - retrotranspozony o długości około 280 par zasad znajdujące się w genomie naczelnych i wykorzystywane w badaniu filogenezy tej grupy. Nazywana jest molekularną skamieliną, ponieważ każde locus sekwencji Alu jest jednorazową i stabilną pozostałością ewolucyjnie unikatowej insercji przekazywaną na kolejne pokolenia. Jeśli dwa organizmy posiadają taką sekwencję w tym samym miejscu to oznacza, że są blisko ze sobą spokrewnione i tworzą grupę monofiletyczną:

■    człowiek posiada ok. 5 tysięcy sekwencji Alu, szympansy 2300 natomiast orangutany zaledwie 230.

Wstawienie sekwencji Alu miało miejsce około 16 milionów lat temu (w intronie chromosomu 7), przy czym w podczas różnicowania się orangutanów (na linię sumatrzańską i bomeańską) dochodziło do zmian labilnych tej sekwencji i duplikacji na chromosomach 4, 17 i 12. W przypadku ludzi, szympansów i goryli doszło jedynie do trzech mutacji, a człowieka od szympansa odróżnicowała duplikacja na chromosomie 3, która zaszła około 5 milionów lat temu;

•    aspekt tem pa ewolucji - szybkość ewoluowania markerów molekularnych decyduje o tym, co możemy badać za pomocą każdego z nich:

o markery ewoluujące szybko:

■    identyfikacja osobników;

■    analiza pokrewieństwa w grupach rodzinnych i populacjach;

■    migracje (przepływ genów) między populacjami; o markery ewoluujące w średnim tempie:

■    historia określonego gatunku;

■    identyfikacj a j ednostek zasługuj ących na ochronę;

■    szybka ocena bioróżnorodności (kody kreskowe DNA); o markery o wolnym tempie ewolucji: