У меня вопрос к Александру Владимировичу, но если кто еще ответит только буду рад. Вопрос вроде бы простой, но для меня до сих пор не очень ясный. Я кбн по экологии, генетика у нас в сибирском университете была, скажем так, на не очень приличном уровне. Ну, то есть, азы я знаю, но непосредственно методы генетических исследований не изучал, да и самих генетиков в глаза не видел, а специальную литературу читать не позволяет образование, голова начинает разбухать и в глазах двоиться :)
В общем виде я имею в виду сравнение последовательностей ДНК и выстраивание на основании кладограмм этих последовательностей систему таксономических связей, в которой, естественно, отсутствуют парафилетические группы и всё вроде как хорошо. Меня мало волнует, что такой анализ часто переворачивает с ног на голову всю Линнеевскую систематику (туда ей дорога), и у нас насекомые окажутся частью ракообразных, а птицы - ящеротазовыми динозаврами. Вопрос в другом. Энтомологи часто делают упор на то, что генетически даже родственные виды могут отличатся очень сильно, так, например, у комаров ярко выражен полиморфизм по хромосомным наборам, и это всё в пределах одного рода. А еще можно вспомнить явления полиплоидности у растений, политенные хромосомы, многократное умножение некодирующих (вродебы) участков и так далее. Геном, очевидно, не очень-то постоянная вещь. И если мы сиквенируем полный геном и сравним кладистически комара с тремя хромосомами и комара с 9 хромосомами, то, очевидно, получим гигантский разрыв, и два идентичных по морфологии комара могут оказаться дальше друг от друга, чем каждый из них от какого-нибудь, скажем, жука. В связи с этим:
Какие именно участки ДНК сиквенируются и сравниваются? Едины ли этим участки для разных групп живых организмов? Кто определяет эти участки? Кто определяет статистические методы построения клад? (из своих экологических исследований я четко усвоил, что статистика это такая, скажем, не очень объективная вещь, где результат всецело зависит от выбора индексов и перебирания нужных формул. )
В связи с этим, кажется, будто классическая морфология дает куда более точную картину, пусть даже она очевидно часто ошибается, когда имеет дело с конвергенцией у близких групп, например, и в целом значительно более субъективна (все знают, что чем больше систематик изучает таксон, тем сильнее он начинает его дробить).
1. Геном вида - вещь вполне себе постоянная.
2. Сравнивают разные участки. В зависимости от возможностей исследователя. Идеальный вариант - сравнение полных геномов, к чему все сейчас и идет.
3. Методов есть много и разных. В них есть свои сильные и слабые стороны. В принципе адекватный метод в применении к адекватным первичным данным дает вполне себе адекватные результаты - но всегда есть возможность нахимичить. Так же как и в статистике - науке весьма адекватной, если ее правильно применять. А если сравнивать по Стьюденту данные по трем комарам в выборке А с данными по трем комарам в выборке Б - то намерять можно такого ...
Я говорил не про геном вида. Я говорил о сравнении групп и построении таксономической системы. В группе могут возникнуть значительные изменения генома, о которых я говорил: изменяется количество хромосом, длина цепочки ДНК и тп. А вида вообще не существует в природе, это научное допущение, имеющее свои критерии, это вообще другая степь.
Вот, например, говорят, что ДНК человека отличается от ДНК шимпанзе на 2%. Вот, допустим, случилась у яйцеклетки мутация - произошло множественное умножение некодирующего участка. Скажем, он скопировал сам себя 10000 раз. В результате, если мы сравним ДНК этого человека и ДНК другого человека, то получим расхождение в 3%. То есть, морфологически он будет обычный человек, а генетически дальше от нас, чем от шимпанзе. Ну это очень грубое допущение, но вопрос в целом так и стоит - где критерии? Меня интересует конкретная методика. Опять же, остро стоит вопрос голотипа. В морфологии всё предельно ясно - берешь голотип и прогоняешь по всем возможным признакам. В генетике чаще всего имеют дело с несколькими фрагментами нескольких экземпляров (заранее определенных до вида морфологически?). Короче, понятно, что ничего не понятно. И сравнение полных геномов ничего принципиально не меняет. Полных геномов кого? Каждый экземпляр будем секвенировать?
"2. Сравнивают разные участки. В зависимости от возможностей исследователя."
Тогда получится, что у каждого исследователя, в зависимости от его возможностей, будет выходить собственная систематика. окей.
1. Не получим - просто потому, что так не бывает. Ну не бывает амплификации участка в 10000 раз.
2. "Берешь голотип" - с полочки ? Или его кто-то определил ? Как раз с геномом проще - геномы внутри вида (да, абстракция - но пока еще все-таки мы работаем в этой парадигме и отличаем виды морфологически) достаточно консервативны и всегда можно рассчитать консенсусную последовательность для вида. И оптимально сравнивать такие консенсусы для разных видов. Если паче чаяния есть только одна секвенированная особь - тоже не страшно, можно сравнивать, большой ошибки не будет.
3. Таки да - зачастую систематика основанная на разных генах отличается. Что связано с разной эволюцией разных генов в разных линиях. Почему я и говорю о полных геномах - где эти различия будут усреднены. Так же как может отличаться систематика, основанная на разном наборе морфологических признаков.
4. Что вы понимаете под группами ?
Группы - таксоны. Виды. Множества. Не единичные экземпляры.
Я же сказал, что это грубое допущение. Ну хорошо, возьмем конкретные примеры. Посчитаем геном человека с синдромом Дауна или людей с полисомией. Геном - вообще не надежная вещь, не нужно это отрицать, если бы геном был постоянен не существовало бы ни какой эволюции. Грубо говоря, каждый экземпляр несет уникальные мутации и уникальные комбинации, так что адекватную среднюю мы получим только в том случае, если будем иметь на руках огромную кучу полных секвенированных геномов, к тому же, мы еще должны знать значение генов, чтобы исключить все эти повторы и груз мутаций на некодирующих участках. А где взять кучу геномов? Правильно, определить заранее морфологически кучу экземпляров. Тогда зачем вообще этот анализ нужен?? Тогда геномная систематика превращается в какую-то нерешаемую и бессмысленную сверхзадачу. Но, очевидно, публикуемые в настоящий момент исследования по генной кладистике базируются на небольших участках ДНК. Вот меня все таки интересует, что это за участки. В общем я понял, что они разные и для каждого исследователя свои. Но меня этот ответ не устраивает. Какой-то подход получается не особо научный.
{"Берешь голотип" - с полочки ?} - именно с неё! :) голотип - сугубо субъективно отобранный экземпляр, выделенный специалистами за эталонный. Ну а как иначе? Если вид это абстракция. В генами несколько иначе, там вообще пропадает по сути смысл выделения видов, можно присваивать какие-нибудь коды и строить клады. И будет совершенно естественная, но абсолютно неюзабельная систематика.
Расскажите пожалуйста про "консенсусную последовательность". Где почитать по методикам определения этик "консенсусов"? То есть, опять нужно договариваться? :)
Так все таки, как сравнивать два генома комаров (ДВА ВИДА!), если у одного 3 хромосомы, а у другого - 9? У одного 10 000 нуклеотидов, а у другого 30 000? А внешне - отличит только специалист. Только не говорите, что так не бывает. Бывает.
Возьмем комаров. 100 штук одного вида. У всех по два крылышка, а у одного пять. Как голотип вы возьмете того где 2 или где 5 ?
Также и с геномом. Вы берете обычную для вида особь - не явное отклонение от нормы (синдром Дауна). Если следовать ваше логике, то на фенотип вообще опираться нельзя - он еще более вариабелен - мало того что геном вариабелен, но
Насчет вариабельности геномов. Да, геном вариабелен. Внутри вида Homo sapiens в среднем отличается один нуклеотид на 300 п.н. Да. есть огромное количество редких вариантов. Но это не влияет на результаты сравнения генома особей вида Homo с геномом приматов - так как отличия между видами выше внутривидовых.
Когда я говорю про участки - есть несколько признанных всеми участков для построения клад. Например, 16S рибосомальная РНК. Например, гены субъединиц митохондриальных белков.
Про консенсусы. Договариваться не нужно. Нужно отсеквенировать один и тот же фрагмент ДНК у нескольких особей вида - и получите консенсус первичной структуры ДНК вида.
Другой пример - есть промотор гена. Отсеквенируем 100 промоторов разных генов и получим консенсус промотора. Консенсус - это усредненная последовательность фрагмента ДНК. И может быть разный консенсус - может быть консенсус генома вида (у человека такой есть - на основании проекта "1000 геномов"). Может быть консенсус последовательности того или иного семейства белков. Или домена белков.
У кладистики на основе ДНК есть один главный БОЛЬШОЙ плюс - сиквенс объективен. И ДНК одного и того же объекта будет одна и та же в независимости от метода секвенирования. А вот выбор голотипа - субъективен, как вы сами пишете. И выбор фенотипических признаков - субъективен. И их "оцифровка" тоже субъективна.
Небольшая поправка топикстартеру. Все же кладистика и морфологическая бывает. Т.е. заявлено о мягком, а речь о теплом. И да, А.В. тут сейчас почти не бывает, в ЖЖ иногда. Но Питер про молекулярку все знает!
Ура! Наконец я услышал ответ. Спасибо! :) Более менее понятно.
Но насчет ПОЛНЫХ геномов все равно вопрос открытый. Полиплоиды и прочие мутанты ведь порушат всю статистику.
2 Gilgamesh - я вначале оговорился, что речь идет именно о кладограммах на основе анализа ДНК. Про морфологическую кладистику я в курсе.
Понятно, но название темы несколько вводит в заблуждение. Лучше уточните название.
Ну может тогда добавить "Молекулярная кладистика..." или я не знаю как еще обозвать. Только я не пойму, как изменить название темы.
Добро. Вверху каждого своего сообщения есть кнопка "изменить", а там поле названия темы как при создании.
Цитата: savour от января 27, 2014, 18:39:59
Полиплоиды и прочие мутанты ведь порушат всю статистику.
Полиплоиды не порушат.
Например, диплиплоиды морфологически могут сильно отличаться от исходного растения. А вот секвенатор разницу просто не заметит: ведь произошло удвоение всех одинаковых последовательностей. То есть, как бы, для приготовления образца ДНК для сиквенса взяли не одну тысячу клеток, а две тысячи.
И кто более прав окажется в эволюционном плане?
Что могу сказать... Сам я никак не молекулярщик (к слову, сейчас тоже эколог :) ), но с молекулярщиками общаюсь, равно как и с "классическими" ("морфологическими") систематиками. Поэтому выдам две мысли на эту тему - по двум аспектам вопроса.
Во-первых, я сам сталкивался с публикациями, в которых "молекулярная" систематика саранчовых резко расходится не только с привычной системой, но и с очевидными данными морфологии. Говорил с молекулярным генетиком на эту тему, тот говорит, что для анализа был взят неудачный ген. То есть, существуют вообще гены, "хорошие" и "плохие" для целей молекулярной филогении. Дальше домысливаю сам: пока причины этой "хорошести" и "плохости" генов не станут понятны и не будут выработаны объективизированные принципы отбора генов для исследования, молекулярная филогения будет сильно напоминать гадание на кофейной гуще (если такие принципы уже есть, буду рад о них узнать).
Во-вторых, сам по себе кладизм - штука хоть и модная, но не безупречная. То, что ее постоянно пинают за "голосование" при определении синапоморфий (или же за "принцип экономии", о котором природа, в отличие от Оккама, может и не ведать) - это вообще общая вещь. Но есть еще одна неприятная штука: кладизм не дает разумной меры родства. Да, он предлагает ориентироваться на возраст расхождения таксонов, на количество дивергенций - но это тупиковый путь. Опять же, то, что количество прошлых дивергенций надежно не установить, - расхожий штамп критиков, но ведь и возразить-то ему трудно. Есть, однако, и другая проблема: допустим, в двух случаях произошло 10 дивергенций, но при этом в одном случае 10 раз поменялась окраска, а в другом - возникло 10 новых систем органов. И как считать родство внутри каждого из этих случаев? Алгоритму-то всё равно, насколько "весОм" апоморфный признак... Ну и наконец. А кто сказал, что парафилетические таксоны - зло? Это если нет меры родства, основанной на "весомости" эволюционных изменений, тогда в отказе от парафилетических таксонов можно видеть какую-то логику. А если такая мера появится?
Недавно на "Элементах" была статья, где обсуждали результаты исследований генов, ответственных за формирование органов эхолокации у летучих мышей и у дельфинов. Оказалось, что сходство нуклеотидных последовательностей возрастало в ходе эволюции. Фактически открыли молекулярную конвергенцию.
http://elementy.ru/news/432111 (http://elementy.ru/news/432111)
ЦитироватьНа примере сравнения геномных последовательностей дельфинов и летучих мышей — млекопитающих, способных к эхолокации, — европейские ученые выяснили генетические пути конвергентной эволюции. Конвергенция, то есть возникновение сходных признаков у неродственных организмов, считалась результатом эволюции разных наборов генов: слишком уж ничтожной кажется вероятность появления сходных мутаций в сходных генах. Но, как выяснилось, эхолокация — сложный приспособительный признак — у дельфинов и летучих мышей возникла как раз за счет сходных мутаций в сходных генах. Это меняет наши представления о генетической сущности конвергенции, а также показывает, что к результатам применения молекулярных методов для филогенетических реконструкций следует относиться отсторожно.
По-видимому, молекулярная конвергенция менее распространена чем обычная (хотя это большой вопрос!), но сам факт уравнивает в правах молекулярщиков и морфологов.
да, интересная работа. правда из описания на элементах не ясно, какого именно уровня конвергенцию они нашли - то есть сколько именно мутаций закрепились конвергентно. но уже сам её факт интересен. правда, о горизонатльно переносе, как бы часто его не любили применительно к многоклеточным тоже не надо забывать.