Molecular Phylogenetics muKurongwa kweZvipenyu
Kupatsanura zvipenyu ibasa resainzi rekuunganidza zvinhu zvipenyu zvichibva pakufanana kwazvo nekusiyana kwazvo. Kwemazana emakore, kupatsanura kwainyanya kuvimba nehunhu hwemuviri—chimiro chemuviri, chimiro chenhengo, mapatani emavara, kana zvimwe zvinhu zvinoonekwa. Zvisinei, kufambira mberi mubiology yemamorekuru uye tekinoroji yekutevera DNA kwakachinja nzira iyo masayendisiti anonzwisisa hukama hwezvinhu zvipenyu. Apa ndipo panoita basa guru remamorekuru phylogenetics: nzira inoshandisa data remamorekuru (DNA, RNA, kana mapuroteni) kugadzirazve nhoroondo yekushanduka-shanduka uye hukama, uye inoshandisa data iri kunatsiridza masisitimu ekupatsanura.
Chii chinonzi molecular phylogenetics?
Molecular phylogenetics ibazi rebiology yekushanduka-shanduka inodzidza hukama hwekushanduka-shanduka pakati pezvisikwa kuburikidza nekuenzanisa kutevedzana kwemamorekuru ezvebhayoloji. Mamorekuru anonyanya kushandiswa iDNA (semuenzaniso, mitochondrial, chloroplast, kana majini enyukireya), RNA, uye mapuroteni. Nheyo huru iri nyore: zvipenyu zvine kutevedzana kwemajini kwakafanana zvakanyanya zvingangove zvakagovana tateguru mumwe chete pane zvipenyu zvine kutevedzana kwemajini kwakasiyana kwazvo.
Nekuongorora misiyano uye kufanana mumagene sequences, masayendisiti anovaka miti yephylogenetic, madhayagiramu emapazi anoratidza mapatani ekusiyana kubva kutateguru mumwe chete kuenda kumadzinza akasiyana. Miti iyi inoshanda sefungidziro yesainzi nezvenhoroondo yekushanduka-shanduka, iyo inogona kugadziriswa sezvo data idzva richiwanikwa.
Sei data remamorekuru richikosha pakupatsanura?
Maitiro echimiro ane zvakanakira, pamwe nemiganhu. Zvipenyu zvakawanda zvinosangana nekushanduka-shanduka, kubuda kwehunhu hwakafanana mumapoka asina hukama nekuda kwekumanikidzwa kwakafanana kwezvakatipoteredza. Semuenzaniso, chimiro chemuviri chehove nemadolphin chakaita setorpedo chakamuka sechinochinjika kuhupenyu mumvura, kwete nekuti zvakabatana zvakanyanya. Kupatsanura kwakavakirwa chete pachimiro chemuviri kunogona kutsausa.
Ruzivo rwemamorekuru runobatsira kugadzirisa nyaya iyi nekuti DNA ine zviratidzo zvakadzama zvenhoroondo yekushanduka-shanduka izvo zvinowanzoonekwa nemaziso asina kusimba. Uyezve, kumapoka ezvisikwa zvine maitiro akareruka kana akafanana (semuenzaniso, mabhakitiriya, fungi diki, kana marudzi akavanzika), kuongorora mamorekuru ndiyo nzira chete yekusiyanisa nekuona hukama hwazvo.
Data source: majini api anoshandiswa?
Kusarudzwa kwechiratidzo chemajini kunoenderana nezvinangwa zvekutsvaga uye boka rezvisikwa zviri kudzidzwa. Zvimwe zviratidzo zvinowanzoshandiswa zvinosanganisira:
1. 16S rRNA yebhakitiriya neArchaea, nekuti jini iri rinowanikwa munenge maprokaryotes ese uye kushanduka kwaro kunononoka saka rakakodzera hukama hwakakura hwehukama.
2. 18S rRNA yemaeukaryotes akadai semaprotist nedzimwe mhuka, seanalogue ye16S rRNA mumaprokaryotes.
3. COI (Cytochrome c oxidase subunit I) muDNA yemitochondrial yemhuka dzakawanda, inozivikanwa zvikuru mu "DNA barcoding" nzira yekuziva mhando dzemhuka.
4. rbcL uye matK muma chloroplasts emiti, anowanzo shandiswa pakupatsanura zvirimwa uye kurongedza mabarcode.
5. Kutevedzana kwemajini ese kwava kudhura zvishoma uye kunokwanisa kupa mhinduro yepamusoro, kunyanya kune nyaya dzakaoma.
Kana majini akawanda akaongororwa, mhedzisiro yehukama inobuda inowedzerawo kusimba, kunyangwe kuoma kwekuongorora uye zvinodiwa pakuverenga zvichiwedzerawo.
Nzira dzekuongorora: kubva kumatanho kusvika kumiti inoshanduka-shanduka
Kazhinji, maitiro e molecular phylogenetics anosanganisira matanho makuru akati wandei:
1. Kutora sampuli uye kuburitsa DNA kubva kuzvinhu zvipenyu zvinovavarira.
2. Kuwedzera kwemajini mamwe uchishandisa PCR (Polymerase Chain Reaction), kana kutevedzana kwakananga kana uchishandisa nzira ye genomic.
3. Kutevedzana kwezvikamu kuti uwane kutevedzana kwezvikamu zve nucleotide (A, T, C, G).
4. Kurongeka kwezvikamu, kureva kuronga zvikamu kuitira kuti nzvimbo dzemanucleotide akafanana dzikwanise kuenzaniswa.
5. Kuvaka patsva muti wephylogenetic uchishandisa nzira dzekuverenga kana dzekuverenga dzakadai se:
– Maximum Parsimony (kuwana muti une shanduko shoma),
– Mikana Yakanyanya (kuwana muti ungangodaro wakavakirwa pamuenzaniso wekushanduka-shanduka),
- Kufungidzira kweBayesian (kushandisa mikana yekumashure kuongorora rutsigiro rwemuti).
6. Edza kuvimbika kwemuti, semuenzaniso kuburikidza ne bootstrapping, kuti uone kuti data rinotsigira bazi rakati zvakasimba sei.
Matanho aya anovimbisa kuti muti wephylogenetic hausi mufananidzo chete, asi mhedzisiro yeongororo inogona kuyedzwa uye kudzokororwa.
Mhedzisiro ye molecular phylogenetics pamasystem ekupatsanura
Chimwe chezvinhu zvikuru zvakapihwa ne molecular phylogenetics kwaive kukurudzira kupatsanura kuti kuratidze zviri nani monophyly, kureva kuti, boka rine tateguru mumwe chete nevazukuru vake vese. Maitiro aya anoenderana nemisimboti yekupatsanura kwemazuva ano inowanzonzi phylogenetic systematics kana cladistics.
Nguva yemamorekuru isati yasvika, mamwe mapoka aionekwa semunhu mumwe chete nekuda kwekufanana kwemuviri, asi kutaura chokwadi, aive nemadzinza akasiyana-siyana (polyphyletic). Mamorekuru phylogenetics anobatsira kuona nekugadzirisa nyaya idzi. Nekuda kweizvozvo, mazita nemiganhu yemapoka etaxonomic zvinogona kuchinja: mamwe anokamurwa kuita marudzi/marudzi akasiyana-siyana, mamwe anobatanidzwa, uye mamwe anotamisirwa kune mamwe mapoka.
Mienzaniso yemhedzisiro yakakura iyi inogona kuonekwa mu:
- Kupatsanurwa kwetupukanana, uko kunonyanya kushandiswa pa16S rRNA. Mabhakitiriya mazhinji aimbove akaiswa mumapoka zvichienderana nechimiro uye metabolism anowanikwa aine hukama hwakasiyana.
- Hukama hwehukama hwemhuka, semuenzaniso kurongwa patsva kwemapoka akati wandei zvichibva padata remitochondrial nenyukireya.
– Zvirimwa zvinotumbuka, uko ruzivo rwemamorekuru runobatsira kugadzirisa hukama pakati pemhuri nehurongwa, uye kujekesa kushanduka kwemavara akadai semaruva nemichero.
Kugadziriswa kweDNA uye kuzivikanwa kwemarudzi
Pamusoro pekuvaka miti inoshanduka-shanduka, mamorekuru ephylogenetics anoitawo basa mukuzivikanwa kwemhando nekukurumidza kuburikidza neDNA barcoding. Pfungwa yacho ndeyekushandisa zvikamu zvemajini zvakajairwa (semuenzaniso, COI mumhuka) kuti uone mhando, sezvakaita mabarcode pazvigadzirwa. Nzira iyi inobatsira kune:
- kuziva mhando dziri padanho remakonzo kana zvidimbu zvemuviri,
- kuona mhando dzemhuka dzinopinda mumiti,
- kubatsira mapurisa kurwisa kutengeswa kwemhuka dzesango,
- kutarisa zvipenyu zvakasiyana-siyana kuburikidza neDNA yezvakatipoteredza (eDNA) kubva mumvura, ivhu, kana mhepo.
Zvisinei, barcode inewo miganhu, semuenzaniso kana kusiyana kwemajini pakati pemarudzi kuri kudiki kwazvo kana kusanganiswa kukaitika izvo zvinoita kuti miganhu yemarudzi isanyatsojeka.
Matambudziko nemiganhu ye molecular phylogenetics
Pasinei nesimba rayo, molecular phylogenetics haisi isina matambudziko. Mamwe ematambudziko makuru anosanganisira:
1. Kusanganiswa uye kupinda mukati, kunyanya mumiti nedzimwe mhuka, izvo zvinogona kusanganisa majini pakati pemarudzi kuitira kuti muti uve nyore.
2. Kuronga dzinza kusina kukwana, uko kunoitika kana kusiyana kwemajini emadzitateguru kusina kupatsanurwa zvakanaka kana rudzi rutsva rwaumbwa, zvekuti mamwe majini anoratidza hukama hwakasiyana nenhoroondo chaiyo yerudzi.
3. Kusiyana kwehuwandu hwekushanduka-shanduka kwezvinhu, mamwe majini anoshanduka nekukurumidza, mamwe zvishoma nezvishoma; kusarudzwa kwemajini kusina kukodzera kunogona kutungamira pakusagadziriswa zvakanaka.
4. Kutamiswa kwemajini mubhakitiriya, izvo zvinoita kuti pfungwa ye "muti" dzimwe nguva itsanangurwe zvakakodzera se "network" yekushanduka-shanduka.
5. Hunhu hwedata uye kutora sampuro, nekuti mhedzisiro yekuongorora inoenderana zvakanyanya nekumiririrwa kwemhando dzakadzidzwa uye hunhu hwezvikamu zvakatevedzana.
Saka, zvidzidzo zvakawanda zvemazuva ano zvinosanganisa data remamorekuru nehumwe humbowo hwakadai semaumbirwo emuviri, maitiro, ecology, uye zvinyorwa zvezvisaririra (integrative approach).
Mhedziso
Kuongororwa kwemakemikari emuviri kwakachinja kupatsanurwa kwezvipenyu nekupa nzira yakajeka uye inoyerwa yekuongorora hukama hwekushanduka-shanduka. Kuburikidza nekuongorora DNA, RNA, kana mapuroteni, masayendisiti anogona kuvaka miti yemakemikari inobatsira kugadzira kupatsanurwa kunoenderana zviri nani nenhoroondo yekushanduka-shanduka. Mhedzisiro yayo yakakura zvikuru: kubva pakuvandudzwa kwetaxonomic kusvika pakuzivikanwa kwemarudzi kuburikidza neDNA barcoding kusvika pakunzwisisa zviri nani kwakabva zvipenyu zvakasiyana-siyana. Pasinei nematambudziko akadai sekusanganiswa uye kutamiswa kwemajini akatwasuka, makemikari emakemikari emakemikari ari kuramba achifambira mberi nekufambira mberi mukuita kutevedzana uye tekinoroji yemakombiyuta, zvichiita kuti ive mbiru huru yehupenyu hwemazuva ano nekuchengetedza.
Kana muchida, ndinogona kugadzirisa chinyorwa chino kuita mazwi chiuru (ndichiverenga mazwi rimwe nerimwe) kana kuwedzera mienzaniso chaiyo (semuenzaniso pavanhu, shiri, zvirimwa, kana mabhakitiriya) sezvinodiwa.
