Molecular Phylogenetics hauv Kev Faib Tawm ntawm Cov Kab Mob
Kev faib tawm cov tsiaj txhu yog kev siv zog los ntawm kev tshawb fawb los faib cov tsiaj txhu raws li lawv qhov zoo sib xws thiab qhov sib txawv. Tau ntau pua xyoo, kev faib tawm tau vam khom ntau rau cov yam ntxwv ntawm lub cev - lub cev zoo li cas, cov qauv ntawm lub cev, cov qauv xim, lossis lwm yam ntxwv ntawm lub cev uas pom tau. Txawm li cas los xij, kev nce qib hauv kev tshawb fawb txog molecular biology thiab DNA sequencing technology tau hloov pauv txoj kev uas cov kws tshawb fawb nkag siab txog kev sib raug zoo ntawm cov tsiaj txhu. Qhov no yog qhov uas molecular phylogenetics ua lub luag haujlwm tseem ceeb: ib txoj hauv kev uas siv cov ntaub ntawv molecular (DNA, RNA, lossis cov protein) los tsim dua keeb kwm kev hloov pauv thiab kev sib raug zoo, tom qab ntawd siv cov ntaub ntawv no los txhim kho cov txheej txheem kev faib tawm.
Molecular phylogenetics yog dab tsi?
Kev kawm txog noob caj noob ces ntawm cov tsiaj txhu yog ib ceg ntawm kev hloov pauv ntawm cov tsiaj txhu uas kawm txog kev sib raug zoo ntawm cov tsiaj txhu los ntawm kev sib piv cov kab ke ntawm cov noob caj noob ces. Cov noob caj noob ces uas siv ntau tshaj plaws yog DNA (piv txwv li, mitochondrial, chloroplast, lossis nuclear genes), RNA, thiab cov protein. Lub hauv paus ntsiab lus yooj yim: cov tsiaj txhu uas muaj cov kab ke zoo sib xws yuav muaj feem ntau dua li cov tsiaj txhu uas muaj cov kab ke sib txawv heev.
Los ntawm kev tshuaj xyuas qhov sib txawv thiab qhov zoo sib xws ntawm cov noob caj noob ces, cov kws tshawb fawb tsim cov ntoo phylogenetic, cov duab kos uas qhia txog cov qauv ntawm kev sib txawv ntawm ib tug poj koob yawm txwv mus rau ntau haiv neeg. Cov ntoo no ua haujlwm ua cov kev xav txog keeb kwm kev hloov pauv, uas tuaj yeem hloov kho tshiab thaum cov ntaub ntawv tshiab raug tshawb pom.
Vim li cas cov ntaub ntawv molecular thiaj tseem ceeb hauv kev faib tawm?
Txoj kev tshawb nrhiav txog lub cev muaj qhov zoo, tab sis kuj muaj qhov txwv. Ntau yam tsiaj txhu muaj sia nyob tau hloov zuj zus, qhov tshwm sim ntawm cov yam ntxwv zoo sib xws hauv cov pab pawg tsis muaj feem cuam tshuam vim muaj kev sib koom siab ntawm ib puag ncig. Piv txwv li, lub cev zoo li torpedo ntawm cov ntses thiab cov ntses dolphin tau tshwm sim los ua kev hloov pauv rau lub neej hauv dej, tsis yog vim lawv muaj feem cuam tshuam ze. Kev faib tawm raws li lub cev zoo li cas tuaj yeem ua rau yuam kev.
Cov ntaub ntawv molecular pab daws qhov teeb meem no vim tias DNA muaj cov cim qhia tob dua ntawm keeb kwm kev hloov pauv uas feem ntau tsis pom rau lub qhov muag liab qab. Ntxiv mus, rau cov pab pawg ntawm cov kab mob uas muaj cov qauv yooj yim lossis zoo sib xws (piv txwv li, cov kab mob, cov kab mob me me, lossis cov tsiaj cryptic), kev tshuaj xyuas molecular feem ntau yog tib txoj hauv kev los paub qhov txawv thiab txiav txim siab lawv cov txheeb ze.
Qhov chaw khaws cov ntaub ntawv: cov noob caj noob ces twg siv?
Qhov kev xaiv cov cim qhia txog noob caj ces nyob ntawm lub hom phiaj tshawb fawb thiab pawg ntawm cov kab mob uas tab tom kawm. Qee cov cim qhia uas feem ntau siv suav nrog:
1. 16S rRNA rau cov kab mob thiab Archaea, vim tias cov noob caj noob ces no pom muaj nyob rau hauv yuav luag txhua tus prokaryotes thiab nws txoj kev hloov pauv qeeb heev yog li nws tsim nyog rau kev sib raug zoo dav dav.
2. 18S rRNA rau eukaryotes xws li protists thiab qee cov tsiaj, ua ib qho analogue ntawm 16S rRNA hauv prokaryotes.
3. COI (Cytochrome c oxidase subunit I) hauv mitochondrial DNA rau ntau tus tsiaj, yog paub zoo hauv txoj hauv kev "DNA barcoding" rau kev txheeb xyuas hom tsiaj.
4. rbcL thiab matK hauv chloroplasts rau cov nroj tsuag, feem ntau siv rau kev faib cov nroj tsuag thiab barcoding.
5. Kev tshawb nrhiav txog tag nrho cov noob caj noob ces tam sim no pheej yig dua thiab muaj peev xwm muab kev daws teeb meem siab dua, tshwj xeeb tshaj yog rau cov teeb meem nyuaj.
Qhov ntau cov noob caj noob ces raug tshuaj xyuas, qhov muaj zog ntawm cov kev xav txog kev sib raug zoo feem ntau yuav muaj zog dua, txawm hais tias qhov nyuaj ntawm kev tshuaj xyuas thiab kev xav tau suav kuj nce ntxiv.
Cov txheej txheem tshuaj xyuas : los ntawm cov kab ke mus rau cov ntoo hloov pauv
Feem ntau, cov txheej txheem ntawm molecular phylogenetics muaj ntau theem tseem ceeb:
1. Kev kuaj thiab rho tawm DNA ntawm cov kab mob uas xav tau.
2. Kev nthuav dav ntawm qee cov noob caj noob ces siv PCR (Polymerase Chain Reaction), lossis kev txheeb xyuas ncaj qha yog tias siv txoj hauv kev genomic.
3. Kev txheeb xyuas cov noob caj noob ces kom tau txais cov noob caj noob ces nucleotide (A, T, C, G).
4. Kev sib phim ua kab ke, uas yog kev npaj cov kab ke kom qhov chaw ntawm cov nucleotides zoo sib xws tuaj yeem sib piv.
5. Rov tsim kho tsob ntoo phylogenetic siv cov txheej txheem suav lej lossis kev suav lej xws li:
- Kev Ua Siab Tshaj Plaws (nrhiav tsob ntoo uas muaj kev hloov pauv tsawg tshaj plaws),
- Qhov Yuav Muaj Feem Ntau Tshaj Plaws (nrhiav tsob ntoo uas yuav muaj feem ntau tshaj plaws raws li tus qauv kev hloov pauv),
- Bayesian Inference (siv posterior probability los ntsuam xyuas kev txhawb nqa rau tsob ntoo).
6. Sim seb tsob ntoo puas ruaj khov, piv txwv li los ntawm kev bootstrapping, kom pom tias cov ntaub ntawv txhawb nqa ib ceg ntoo tshwj xeeb npaum li cas.
Cov kauj ruam no ua kom ntseeg tau tias tsob ntoo phylogenetic tsis yog ib daim duab xwb, tab sis yog qhov tshwm sim ntawm kev tshuaj xyuas uas tuaj yeem sim thiab rov ua dua.
Qhov cuam tshuam ntawm molecular phylogenetics rau cov txheej txheem kev faib tawm
Ib qho ntawm cov txiaj ntsig zoo tshaj plaws ntawm kev tshawb fawb txog noob caj noob ces yog thawb kev faib tawm kom pom tseeb dua monophyly, uas yog, ib pawg uas muaj ib tug poj koob yawm txwv thiab tag nrho nws cov xeeb ntxwv. Txoj hauv kev no sib haum nrog cov ntsiab cai ntawm kev faib tawm niaj hnub no feem ntau hu ua phylogenetic systematics lossis cladistics.
Ua ntej lub sijhawm molecular, qee pawg tau suav hais tias yog ib lub cev vim muaj qhov zoo sib xws ntawm lub cev, tab sis qhov tseeb, lawv tau tsim los ntawm ntau cov kab sib txawv (polyphyletic). Molecular phylogenetics pab txheeb xyuas thiab kho cov xwm txheej no. Yog li ntawd, cov npe thiab ciam teb ntawm cov pab pawg taxonomic tuaj yeem hloov pauv: qee qhov tau faib ua ntau hom / hom, lwm tus tau koom ua ke, thiab lwm tus tau tsiv mus rau lwm pab pawg.
Piv txwv ntawm qhov cuam tshuam dav dav no tuaj yeem pom hauv:
- Kev faib tawm cov kab mob me me, uas vam khom 16S rRNA. Ntau cov kab mob uas tau muab faib ua pawg raws li cov duab thiab kev ua haujlwm ntawm lub cev tau pom tias muaj cov txheeb ze sib txawv.
- Kev sib raug zoo ntawm cov tsiaj txhu, piv txwv li kev hloov pauv ntawm ntau pawg raws li cov ntaub ntawv mitochondrial thiab nuclear.
- Cov nroj tsuag paj, qhov twg cov ntaub ntawv molecular pab txheeb xyuas kev sib raug zoo ntawm tsev neeg thiab kev txiav txim, thiab piav qhia txog kev hloov pauv ntawm cov cim xws li paj thiab txiv hmab txiv ntoo.
DNA barcoding thiab kev txheeb xyuas hom tsiaj
Ntxiv rau kev tsim cov ntoo hloov zuj zus, cov noob caj noob ces molecular kuj tseem ua lub luag haujlwm hauv kev txheeb xyuas sai ntawm cov tsiaj txhu los ntawm DNA barcoding. Lub tswv yim yog siv cov qauv gene fragments (piv txwv li, COI hauv tsiaj txhu) los txheeb xyuas cov tsiaj txhu, zoo li barcodes ntawm cov khoom. Txoj kev no muaj txiaj ntsig zoo rau:
- txheeb xyuas cov hom tsiaj thaum lub sijhawm ua menyuam lossis cov khoom ntawm lub cev,
- nrhiav cov tsiaj txhu uas nkag mus rau hauv lub cev,
- pab cov tub ceev xwm tiv thaiv kev lag luam tsiaj qus,
- saib xyuas kev muaj ntau haiv neeg los ntawm DNA ib puag ncig (eDNA) los ntawm dej, av, lossis huab cua.
Txawm li cas los xij, barcoding kuj muaj cov kev txwv, piv txwv li thaum qhov sib txawv ntawm cov noob caj noob ces me me heev lossis kev sib xyaw ua ke tshwm sim uas ua rau cov ciam teb ntawm cov tsiaj tsis meej.
Cov teeb meem thiab kev txwv ntawm molecular phylogenetics
Txawm hais tias nws muaj zog heev los, kev tshawb fawb txog cov noob caj noob ces tsis yog qhov tsis muaj teeb meem. Qee qhov teeb meem loj suav nrog:
1. Kev sib xyaw ua ke thiab kev nkag mus, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov nroj tsuag thiab qee cov tsiaj txhu, uas tuaj yeem sib xyaw cov khoom siv caj ces ntawm cov tsiaj txhu kom cov ntoo yooj yim dua.
2. Kev faib cov caj ces tsis tiav, uas yog thaum cov kev hloov pauv caj ces ntawm cov poj koob yawm txwv tsis tau sib cais zoo thaum muaj ib hom tsiaj tshiab tshwm sim, yog li qee cov noob caj ces qhia txog kev sib raug zoo sib txawv ntawm keeb kwm tiag tiag ntawm hom tsiaj.
3. Qhov sib txawv ntawm kev hloov pauv sai, qee cov noob hloov pauv sai, lwm cov qeeb qeeb; kev xaiv noob tsis raug tuaj yeem ua rau kev daws teeb meem tsis zoo.
4. Kev hloov pauv noob caj noob ces hauv cov kab mob bacteria, uas ua rau lub tswv yim ntawm "ntoo" qee zaum piav qhia zoo dua li kev hloov pauv "network."
5. Qhov zoo ntawm cov ntaub ntawv thiab kev kuaj cov qauv, vim tias cov txiaj ntsig ntawm kev tshuaj xyuas yog nyob ntawm qhov sawv cev ntawm cov hom tsiaj uas tau kawm thiab qhov zoo ntawm cov kab ke.
Yog li ntawd, ntau txoj kev tshawb fawb niaj hnub no muab cov ntaub ntawv molecular nrog lwm cov pov thawj xws li morphology, tus cwj pwm, ecology, thiab cov ntaub ntawv fossil (kev sib koom ua ke).
Xaus
Kev tshawb fawb txog noob caj noob ces hauv cov noob caj noob ces tau hloov pauv txoj kev faib cov kab mob los ntawm kev muab txoj hauv kev zoo dua thiab ntsuas tau los ntsuam xyuas kev sib raug zoo ntawm kev hloov pauv. Los ntawm kev tshuaj xyuas DNA, RNA, lossis cov protein, cov kws tshawb fawb tuaj yeem tsim cov ntoo phylogenetic uas pab tsim cov kev faib tawm uas sib haum zoo dua nrog keeb kwm kev hloov pauv. Nws qhov cuam tshuam yog qhov dav heev: los ntawm kev kho dua tshiab rau kev txheeb xyuas hom tsiaj los ntawm DNA barcoding mus rau kev nkag siab zoo dua txog keeb kwm ntawm kev muaj ntau haiv neeg. Txawm hais tias muaj kev cov nyom xws li kev sib xyaw thiab kev hloov pauv noob caj noob ces, kev tshawb fawb txog noob caj noob ces hauv cov noob caj noob ces txuas ntxiv mus nrog kev nce qib hauv kev txheeb xyuas thiab kev suav lej thev naus laus zis, ua rau nws yog lub hauv paus tseem ceeb ntawm kev tshawb fawb niaj hnub no thiab kev txuag.
Yog tias koj xav tau, kuv tuaj yeem kho tsab xov xwm no kom meej meej 1000 lo lus (suav cov lus ib lo zuj zus) lossis ntxiv cov piv txwv tshwj xeeb (piv txwv li ntawm tib neeg, noog, nroj tsuag, lossis kab mob) raws li qhov xav tau.
