التصنيف الجزيئي

يستخدم التصنيف الجزيئي تسلسلات الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA) والبروتينات لاستنتاج العلاقات التطورية وتحديد الكائنات الحية وتعيين حدود الأنواع.

Definition

التصنيف الجزيئي هو فرع من علم التصنيف يعيد بناء العلاقات التطورية ويحدد ويصنف الأصنوفات (taxa) باستخدام تسلسلات الأحماض النووية والبروتينات كخصائص.

Scope

يغطي هذا المجال استنتاج السلالات التطورية من البيانات الجزيئية، واستخدام مناطق جينية موحدة للتعرف من خلال الترميز الشريطي للحمض النووي (DNA barcoding)، واختيار الواسمات الجزيئية لمقاييس زمنية تطورية مختلفة، واستخدام بيانات التسلسل لتحديد حدود الأنواع. وهو يكمل التصنيف القائم على المورفولوجيا (الشكل الظاهري) بخصائص جزيئية وفيرة وقابلة للمقارنة.

Sub-topics

• الترميز الشريطي للحمض النووي (DNA Barcoding)
• المؤشرات الجزيئية للتصنيف المنهجي
• تحديد الأنواع الجزيئي
• طرق الاستدلال الفيلوجيني

Core questions

• كيف تُستنتج السلالات التطورية من بيانات التسلسل الجزيئي؟
• ما هي الواسمات الجزيئية التي تناسب أي من الأسئلة التصنيفية والزمنية؟
• كيف يمكن استخدام التسلسلات القصيرة الموحدة لتحديد الكائنات الحية؟
• كيف يمكن استخدام البيانات الجزيئية لتحديد حدود الأنواع؟

Key theories

الاستدلال السلالي القائم على النموذج

تقدر طرق الاحتمالية والبايزية السلالات التطورية في ظل نماذج صريحة لاستبدال النيوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية، مع الأخذ في الاعتبار المعدلات غير المتساوية والتغيرات المتعددة لكل موقع.

الترميز الشريطي للحمض النووي للتعرف

يمكن لمناطق جينية قصيرة وموحدة مثل جين COI الميتوكوندري تحديد العينات إلى أنواع عن طريق المقارنة مع مكتبات مرجعية.

Clinical relevance

يدعم التصنيف الجزيئي تحديد وتتبع مسببات الأمراض ونواقل الأمراض، وتوثيق المواد البيولوجية والأغذية، والتوصيف السريع للتنوع البيولوجي من العينات البيئية.

History

نما استخدام الجزيئات في التصنيف من مقارنات البروتين والحمض النووي الريبوزي الريبوسومي المبكرة إلى علم السلالات الجينومية على نطاق الجينوم، مدفوعًا بتقنية التسلسل ونضوج استنتاج الاحتمالية والاستدلال البايزي؛ وقد وسع الترميز الشريطي للحمض النووي في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين الأساليب الجزيئية لتحديد الهوية على نطاق واسع.

Debates

أشجار الجينات مقابل أشجار الأنواع

يمكن أن تختلف الأنساب الجينية الفردية عن شجرة الأنواع الأساسية بسبب الفرز غير الكامل للنسب والتداخل الجيني (introgression)، مما يثير تساؤلاً حول أفضل طريقة لتقدير علاقات الأنواع من العديد من الجينات.

Key figures

• Joseph Felsenstein
• Ziheng Yang
• Paul Hebert

Seminal works

• yang2012
• felsenstein2004
• hebert2003
• wiley2011

Frequently asked questions

كيف يختلف التصنيف الجزيئي عن التصنيف المورفولوجي؟

يستخدم خصائص التسلسل من الحمض النووي (DNA) أو الحمض النووي الريبوزي (RNA) أو البروتينات بدلاً من السمات التشريحية، مما يوفر أعدادًا كبيرة من الخصائص القابلة للمقارنة ولكنه يتطلب نماذج صريحة للتطور الجزيئي.

لماذا قد تختلف شجرة الجينات مع شجرة الأنواع؟

يمكن أن تتسبب عمليات مثل الفرز غير الكامل للنسب، والتهجين، وتضاعف الجينات في اختلاف تاريخ جين فردي عن تاريخ الأنواع التي تحمله.