Molekularer phylogenetics ist die Analyse von erblichen molekularen Unterschieden hauptsächlich in DNA-Folgen, um Information über Entwicklungsbeziehungen eines Organismus zu gewinnen. Das Ergebnis einer molekularen phylogenetic Analyse wird in einem phylogenetic Baum ausgedrückt. Molekularer phylogenetics ist ein Aspekt der molekularen Systematik, ein breiterer Begriff, der auch den Gebrauch von molekularen Daten in der Taxonomie und biogeography einschließt.

Geschichte von molekularem phylogenetics

Das theoretische Fachwerk für die molekulare Systematik wurde in den 1960er Jahren in den Arbeiten von Emile Zuckerkandl, Emanuel Margoliash, Linus Pauling und Walter M. Fitch gelegt. Für Anwendungen der molekularen Systematik wurde von Charles G. Sibley (Vögel), Herbert C. Dessauer (herpetology) und Morris Goodman (Primate) den Weg gebahnt, die von Allan C. Wilson, Robert K. Selander und John C. Avise gefolgt sind (wer verschiedene Gruppen studiert hat). Die Arbeit mit der Protein-Elektrophorese hat 1956 begonnen. Obwohl die Ergebnisse nicht quantitativ waren und morphologische Klassifikation nicht am Anfang übertroffen haben, haben sie quälende Hinweise zur Verfügung gestellt, die lange gehalten an Begriffen der Klassifikationen von Vögeln zum Beispiel wesentliche Revision gebraucht haben. In der Periode 1974-1986 war Kreuzung der DNA-DNA die dominierende Technik.

Techniken und Anwendungen

Jeder lebende Organismus enthält DNA, RNS und Proteine. Im Allgemeinen haben nah verwandte Organismen einen hohen Grad der Abmachung in der molekularen Struktur dieser Substanzen, während die Moleküle von Organismen entfernt verbunden gewöhnlich ein Muster der Unähnlichkeit zeigen. Wie man erwartet, sammeln erhaltene Folgen, wie Mitochondrial-DNA, Veränderungen mit der Zeit und das Annehmen an, dass eine unveränderliche Rate der Veränderung eine molekulare Uhr zur Verfügung stellt, um auf Abschweifung zu datieren. Molekularer phylogeny verwendet solche Daten, um einen "Beziehungsbaum" zu bauen, der die wahrscheinliche Evolution von verschiedenen Organismen zeigt. Erst als letzte Jahrzehnte hat es jedoch gewesen möglich, diese molekularen Strukturen zu isolieren und zu identifizieren.

Der grösste Teil der einheitlichen Methode ist der Vergleich von homologen Folgen für Gene mit Folge-Anordnungstechniken, um Ähnlichkeit zu identifizieren. Eine andere Anwendung molekularen phylogeny ist in der DNA barcoding, worin die Art eines individuellen Organismus mit kleinen Abteilungen der mitochondrial DNA oder Chloroplast-DNA identifiziert wird. Eine andere Anwendung der Techniken, die das möglich machen, kann im sehr beschränkten Feld der menschlichen Genetik wie der jemals populärere Gebrauch der genetischen Prüfung gesehen werden, um eine Vaterschaft eines Kindes zu bestimmen, sowie das Erscheinen eines neuen Zweigs von kriminellem forensics hat sich auf als genetischer Fingerabdruck bekannte Beweise konzentriert.

Theoretischer Hintergrund

Frühe Versuche der molekularen Systematik wurden auch als chemotaxonomy genannt und von Proteinen, Enzymen, Kohlenhydraten und anderen Molekülen Gebrauch gemacht, die getrennt wurden und Verwenden-Techniken wie Chromatographie charakterisiert haben. Diese sind in letzter Zeit größtenteils durch die DNA sequencing ersetzt worden, der die genauen Folgen von nucleotides oder Basen entweder in der DNA oder in den herausgezogenen RNS-Segmenten mit verschiedenen Techniken erzeugt. Im Allgemeinen werden diese höher für Entwicklungsstudien betrachtet, da die Handlungen der Evolution in den genetischen Folgen schließlich widerspiegelt werden. Zurzeit ist es noch ein langer und teurer Prozess zur Folge die komplette DNA eines Organismus (sein Genom), und das ist für nur einige Arten getan worden. Jedoch ist es ziemlich ausführbar, die Folge eines definierten Gebiets eines besonderen Chromosoms zu bestimmen. Typische molekulare systematische Analysen verlangen den sequencing von ungefähr 1000 Grundpaaren. An jeder Position innerhalb solch einer Folge können sich die in einer gegebenen Position gefundenen Basen zwischen Organismen ändern. Die besondere in einem gegebenen Organismus gefundene Folge wird seinen haplotype genannt. Im Prinzip, da es vier Grundtypen mit 1000 Grundpaaren gibt, konnten wir 4 verschiedene haplotypes haben. Jedoch, für Organismen innerhalb einer besonderen Art oder in einer Gruppe der zusammenhängenden Arten, ist es empirisch gefunden worden, dass nur eine Minderheit von Seiten jede Schwankung überhaupt und die meisten Schwankungen zeigt, die gefunden werden, werden aufeinander bezogen, so dass die Zahl von verschiedenen haplotypes, die gefunden werden, relativ klein ist.

In einer molekularen systematischen Analyse werden die haplotypes für ein definiertes Gebiet des genetischen Materials bestimmt; eine wesentliche Probe von Personen der Zielarten oder anderen taxon wird jedoch verwendet viele aktuelle Studien basieren auf einzelnen Personen. Haplotypes von Personen nah zusammenhängenden, aber verschiedenen, taxa werden auch bestimmt. Schließlich, haplotypes von einer kleineren Zahl von Personen von einem bestimmt verschiedenen taxon werden bestimmt: Diese werden Gruppe genannt. Die Grundfolgen für den haplotypes werden dann verglichen. Im einfachsten Fall wird der Unterschied zwischen zwei haplotypes durch das Zählen der Zahl von Positionen bewertet, wo sie verschiedene Basen haben: Das wird die Zahl von Ersetzungen genannt (andere Arten von Unterschieden zwischen haplotypes können auch, zum Beispiel die Einfügung einer Abteilung von Nukleinsäure in einem haplotype vorkommen, der in einem anderen nicht da ist). Der Unterschied zwischen Organismen wird gewöhnlich wiederausgedrückt, weil eine Prozentsatz-Abschweifung, durch das Teilen der Zahl von Ersetzungen durch die Zahl von Grundpaaren analysiert hat: Die Hoffnung besteht darin, dass dieses Maß der Position und Länge der Abteilung der DNA unabhängig sein wird, die sequenced ist.

Eine ältere und ersetzte Annäherung sollte die Abschweifungen zwischen den Genotypen von Personen durch die DNA-DNA hybridisation bestimmen. Der Vorteil, der gefordert ist, um hybridisation aber nicht Gen sequencing zu verwenden, bestand darin, dass es auf dem kompletten Genotypen, aber nicht auf besonderen Abteilungen der DNA basiert hat. Moderne Folge-Vergleich-Techniken überwinden diesen Einwand durch den Gebrauch von vielfachen Folgen.

Sobald die Abschweifungen zwischen allen Paaren von Proben bestimmt worden sind, wird die resultierende Dreiecksmatrix von Unterschieden einer Form der statistischen Traube-Analyse vorgelegt, und der resultierende dendrogram wird untersucht, um zu sehen, ob die Beispieltraube im Weg, der von aktuellen Ideen über die Taxonomie der Gruppe erwartet würde, oder nicht. Jede Gruppe von haplotypes, die alle einander ähnlicher sind als einige von ihnen, ist zu jedem anderen haplotype kann gesagt werden, einen clade einzusetzen. Statistische Techniken wie das Urladeverfahren und Hilfe in der Versorgung der Zuverlässigkeit wie ein Taschenmesser zusammenzuklappen, schätzen für die Positionen von haplotypes innerhalb der Entwicklungsbäume.

Beschränkungen der molekularen Systematik

Molekulare Systematik ist im Wesentlichen cladistic Annäherung: Es nimmt an, dass Klassifikation phylogenetic Abstieg entsprechen muss, und dass der ganze gültige taxa monophyletic sein muss.

Molekularer phylogenies kann durch unzählige Probleme, einschließlich der Anziehungskraft des langen Zweigs, Sättigung und taxon ausfallende Probleme betroffen werden: Das bedeutet, dass auffallend verschiedene Ergebnisse durch die Verwendung verschiedener Modelle auf denselben dataset erhalten werden können.

Siehe auch

• Molekulare Evolution
• Rechenbetonter phylogenetics
• PhyloCode
• Mikrobischer phylogenetics
• Nomenklatur von Phylogenetic

Weiterführende Literatur

• Felsenstein, J. 2004. Das Schließen phylogenies. Sinauer Associates Incorporated. Internationale Standardbuchnummer 0-87893-177-5.
• Hillis, D. M. & Moritz, C. 1996. Molekulare Systematik. 2. Hrsg. Sinauer Associates Incorporated. Internationale Standardbuchnummer 0-87893-282-8.
• Seite, R. D. M. & Holmes, E. C. 1998. Molekulare Evolution: eine Phylogenetic-Annäherung. Wissenschaft von Blackwell, Oxford. Internationale Standardbuchnummer 0-86542-889-1.
• Soltis, P.S., Soltis, D.E. und Doyle, J.J. (1992) Molekulare Systematik von Werken. Hausierer & Saal, New York. Internationale Standardbuchnummer 0 41202 231 1.
• Soltis, P.S., Soltis, D.E. und Doyle, J.J. (1998) molekulare Systematik von Werken II: DNA Sequencing. Kluwer akademische Herausgeber Boston, Dordrecht, London. Internationale Standardbuchnummer 0 41211 131 4.

Links

• NCBI - Systematik und molekularer Phylogenetics
• Die Versprechung einer DNA-Taxonomie (Mark L. Blaxter)