4. МОЛЕКУЛЯРНА ФИЛОГЕНЕТИКА

Молекулярната филогенетика е наука за анализ на наследствените молекулни различия (предимно на ДНК секвенции), която цели получаването на информация показваща еволюционните връзки между организмите. Информацията получена при обработката на молекулните данни се представя в дендрограма (филогенетично дърво).

Както вече многократно описахме всички живи организми носят наследствената си информация в молекули ДНК, РНК или протеини. Еволюционно близките организми имат големи сходства в молекулната структура на тези вещества, докато отдалечените през еволюцията организми показват различия в наследствените структури. В началното развитие на тази наука са се сравнявали хромозомите на организмите, пространствената структура на белтъчините, но експериментите потвърждават, че най-точни резултати се получават при сравняване структурата на нуклеиновите киселини. В едни от първите опити е бил използван методът на ДНК хибридизацията. При този метод двойноверижни ДНК молекули принадлежащи на различни видове се денатурират, след което получените едноверижни матрици се подлагат на хибридизация по между им. Наблюдват се частично двойноверижни молекули при които отделни участъци се свързват на принципа на комплементарността (т.е. това са участъци еднакви при двата изследвани вида), а други не се комплементират при което се получават подобнни на мехур структури – гепове (тези участъци са различни при двата изследвани вида). Така базирайки се на комплементарността бихме могли да покажем по-близките или по-далечни генетични връзки между изследваните организми. В наши дни се използва компютърен софтуер, който сравнява нуклеотидните секвенции, произхождащи от един или няколко вида като на базата на идентичността по между им се съди за тяхното сходство. Бихме могли да дадем за пример мутациите в ДНК митохондриите. Мутациите в митохондриалната ДНК са сравнително редки, като за акумулирането на определени мутации се изискват различни по големина периоди от време. Именно тези периоди от време могат да ни послужат като своеобразен молекулен часовник, показващ ни приблизителното време на обособяването на два отделни вида от общият им предшественик. Един от най-надеждните в това отношение методи е сравняването на две секвенции (последователности), като степента на сходство между двете може да послужи за критерии за степента на тяхното родство.

Методите използвани в молекулярната филогенетика позволяват изчислението на времето на дивергенция между два организма, при което се предвижда преди колко време е живял последният общ предшественик на изследваните видове. В сравнение с морфологичните и физиологичните методи изследването на еволюционните промени посредством методите на молекулярната биология ни дават значителни предимства.

• Молекулните изменения се извършват закономерно под въздействието на различни екологични фактори.
• Структурните изменения в молекулите на ДНК се натрупват с по-голяма скорост в сравнение с морфологичните белези.
• Нуклеотидните последователности се предават много по-точно в сравнение с морфологичните белези.
• Данните получени при молекулярни изследвания лесно се подлагат на статистически анализ.
• Еднаквата структура на ДНК ни позволява да сравняваме секвенции принадлежащи на морфологично коренно различни организми – например жаба и човек.

Както вече споменахме, резултатите от филогенетичните изследвания се илюстрират под формата на т.нар. филогенетично дърво. По същество филогенетичните дървета представляват графика изградена от възли и разклонения. Всеки възел в дендрограмта представлява една таксономична единица – вид, популация, индивид или ген. Разклоненията показват връзката между отделните таксономични единици, както и произходът на едни таксономични единици от други. Съществува вероятност посоката на еволюцията да не може да бъде предвидена, но връзките между отделните таксономи покават степента на сходство по между им.

Филогенетичните дървета могат да бъдат с или без корен.

• При филогенетичното дърво с корен се открива специфичен възел (корен), от който се разклонява цялото дърво. Коренът представлява еволюционно най-близкият общ предшественик между изследваните видове. Дървото с корен олицетворява стрелата на времето, т.е. чрез него бихме могли да предположим посоката на еволюцията на организмите. Проследявайки отделните възли в посока от корена към короната на дървото бихме могли да определим предшествениците и потомците на отделните организми.
• Филогенетичното дърво без корен показва единствено степента на сходство между отделните организми без да показва еволюцията в тяхното развитие.

Поради високата си точност, молекулярно биологичните метди все повече изместват стандартните методи на филогенетиката. Именно чрез тези механизми се доказа изключително високата степен на близост в генетично отношение между мишка и човек, човек и макак и т.н.

 

Въпроси за самоподготовка!

Основен компонент в механизма на РНК интерференцията е ензимът:

1. Slicer
2. Dicer
3. Racier
4. Spacer

Mеханизма на РНК интерференцията се използва в борбата с:

1. Рак
2. HIV
3. Генетични заболявания
4. Всички посочени
5. Нито едно от посочените

Под клониране на ДНК се разбира:

1. Процесът на интеграция на участъци от ДНК произхождащи от един организъм (донор) в ДНК верига принадлежаща на друг организъм (акцептор).
2. Асексуално възпроизводство на индивиди, генетично еднакви с организма от който са били клонирани.
3. Нито едно от посочените
4. Всички са верни

Векторите които се използват при клонирането на ДНК, трябва да отговарят на следните условия:

1. Да могат да самореплицират всички включени в тях участъци.
2. Да съдържат специфични участъци, служещи за тяхното разпознаване.
3. Да сърържат специфичен рестрикционен сайт (или няколко) позволяващи даден рестриктазен ензим да среже тяхната верига.
4. Да съдържат в себе си селективни маркерни гени (най често за устойчивост към антибиотици).
5. Всички изброени
6. Нито едно от посочените

Според произхода си векторите биват:

1. Плазмидни, Фагови, Изкуствени
2. Хромозомни, Нуклеозомни, митохондриални
3. Бактериални, вирусни и произхождащи от приони
4. Нито едно от посочените
5. Всички са верни

Филогенетичните дървета могат да бъдат:

1. С корен
2. Без корен
3. С разклонения
4. Без разклонения
5. Всички са верни
6. Нито едно от посочените