Sameindafræðileg gögn

1. Sameindafræðileg gögn Starri Heiðmarsson Náttúrufræðistofnun Íslands

2. DNA • Auðvelt að afla gagna síðan PCR kom fram • Mikill fjöldi einkenna með skýrt afmörkuð stig (cgta) • Þróast mishratt og því hægt að velja svæði sem hentar

3. DNA, frh • Oft erfitt að sjá hvaða basar eru eðlislíkir (homologous) • Þess vegna er “alignment” afar mikilvæg • Einnig eru sumir hlutar genamengisins endurteknir – er öruggt að allar endurtekningar séu eins • “Long branch attraction” – Óskyldar greinar geta virst skyldari vegna samsvörunar

4. orthology/paralogy • Orthology – homology komin til vegna tegundamyndunar • Paralogy – homology komin til vegna genatvöföldunar • Ath. genatré/tegundatré

5. Genatré 3 tegunda með 2 “paralogous” gen 1B 2B 3B 3A 1A 2A Tegundamyndun 2 Tegundamyndun 1 tvöföldun gens!

6. 3 “orthologous” gen notuð sem grundvöllur þróunarsögunnar! 3A 1A 2A

7. 3 “paralogous” gen notuð 2B 1A 3A

8. Dæmi! • Korpur (Dermatocarpon) ættkvísl sveppa sem mynda fléttur • Sýna all nokkurn breytileika í útliti (polymorphic) og því vonlaust að greina þróunarsöguna út frá útlitseinkennum • Raðgreind voru 46 sýni af korpum og tvö sýni af pírum (Catapyrenium) sem notað var sem úthópur

9. Þróunarsaga korpa • Raðgreint var ITS1-5.8S-ITS2 svæðið í rDNA • Fylkið hafði 580 einkenni, 323 voru eins, 81 einkenni var “autapomorphy” og 176 einkenni voru parsimony-upplýsandi

11. Keyrslan • 324 jafnlöng stystu tré fundust • Stuðningur við einstakar greinar var metinn með Jack-knife (10.000x og ca 37% einkenna eytt) • Stuðningur einnig metinn með MrBayes (sýnir eftirálíkindi, ekki Parsimony aðferð) • CI=0,59 og RI=0,78

16. DNA og parsimony • Parsimony byggir á einföldustu skýringu og skv. Hennig þá ber ekki að vigta einkenni • Vitað er að stökkbreytingar á bösum DNA-keðjunnar eru mislíklegar (3 basi próteinkóðandi gena, purin (AG) vs. pyramidin (CT))

17. Módel um þróun DNA • Jukes-Cantor – sömu líkindi • Kimura – mismunandi líkindi eftir því hvort um transitions eða transversions • Tamura-Nei, F84, HKY – meiri breytileiki • Allt eru þetta “general time-reversible” model, þ.e. breytingar geta gengið til baka.

18. Maximum likelihood • Byggir á módeli um líkindi þess að einstakir basar breytist í aðra • Sýnt hefur verið fram á að ML-aðferðir greina oftar rétta þróunarsögu en parsimony aðferðir (með tilbúnum gögnum sem hafa “þróast” í tölvu) • Eru hins vegar afar flóknar og tímafrekar greiningar

19. Bayesian interference • Reikna líklegasta tréð útfrá fyrirfram gefnum forsendum að teknu tilliti til gagnanna. • Líkindi (Tilgáta|gögn) = Líkindi (Tilgáta & gögn)/Líkindi (gögn)

20. MrBayes • Tré valið af handahófi • Eftirálíkindi reiknuð út fyrir tréð • Trénu breytt • Ný eftirálíkindi reiknuð • Þannig haldið áfram en samanburður gerður á mismunandi trjám reglulega og safnað saman hve oft vissir hópar koma fram.

21. Í dag eru langflestar þróunarsögugreiningar gerðar með ML-aðferðum meðan þeim fækkar sem nota parsimony • Phenetic-aðferðir enn notaðar í einhverjum mæli í sambandi við örverufræði • http://evolution.genetics.washington.edu/phylip/software.html

22. Mikið notuð forrit meðal flokkunarfræðinga • PAUP* - Phylogenetic Analysis using Parsimony (and other methods)-http://paup.csit.fsu.edu/about.html • MrBayes – (eftirálíkindi byggð á Bayesian inference) http://morphbank.ebc.uu.se/mrbayes/ • MrModeltest - (ráðleggur um model fyrir DNA-þróun) http://www.ebc.uu.se/systzoo/staff/nylander.html