आणविक घड़ियाँ और विचलन डेटिंग

आणविक घड़ी वह अवलोकन है कि वंशावलियों के बीच आणविक अंतर मोटे तौर पर समय के साथ जमा होते हैं, जिससे आनुवंशिक डेटा को जीवाश्मों या भूवैज्ञानिक घटनाओं के विरुद्ध कैलिब्रेट करने पर विकासवादी विचलनों को दिनांकित किया जा सकता है।

Definition

एक आणविक घड़ी वह लगभग स्थिर दर है जिस पर आणविक परिवर्तन समय के साथ वंशावलियों में जमा होते हैं। विचलन डेटिंग इस सिद्धांत का उपयोग करती है, जिसे जीवाश्म रिकॉर्ड या भूविज्ञान से अंशांकन बिंदुओं के साथ जोड़ा जाता है, यह अनुमान लगाने के लिए कि वंशावलियाँ कब अलग हुईं।

Scope

यह विषय आणविक घड़ी परिकल्पना और तटस्थ सिद्धांत से इसके सैद्धांतिक संबंध, दर भिन्नता को समायोजित करने के लिए सख्त घड़ी में ढील, जीवाश्मों और जैव-भूगोल के साथ घड़ियों को कैलिब्रेट करने के तरीके, और बायेसियन ढांचे में विचलन समय के संयुक्त अनुमान को शामिल करता है।

Core questions

• आणविक अंतर लगभग घड़ी-जैसी दर पर क्यों जमा होते हैं?
• तटस्थ सिद्धांत आणविक घड़ी की व्याख्या कैसे करता है?
• वंशावलियों के बीच दरों को भिन्न होने देने के लिए घड़ियों को कैसे शिथिल किया जाता है?
• विचलन समय को कैलिब्रेट करने के लिए जीवाश्मों और अन्य साक्ष्यों का उपयोग कैसे किया जाता है?

Key theories

आणविक घड़ी और तटस्थ सिद्धांत

तटस्थ सिद्धांत के तहत, तटस्थ प्रतिस्थापन की दर तटस्थ उत्परिवर्तन दर के बराबर होती है और जनसंख्या के आकार से स्वतंत्र होती है, जो एक लगभग स्थिर आणविक घड़ी की भविष्यवाणी करती है जो आनुवंशिक दूरी को व्यतीत समय से जोड़ती है।

शिथिल-घड़ी डेटिंग

क्योंकि प्रतिस्थापन दरें वास्तव में वंशावलियों के बीच भिन्न होती हैं, शिथिल-घड़ी मॉडल दरों को पेड़ के साथ बदलने देते हैं, और जीवाश्मों के साथ अंशांकन विचलन समय और उनकी अनिश्चितता का सांख्यिकीय रूप से कठोर अनुमान सक्षम बनाता है।

Mechanisms

आणविक घड़ी इसलिए उत्पन्न होती है क्योंकि, तटस्थ उत्परिवर्तन के लिए, प्रतिस्थापन दर प्रति-पीढ़ी उत्परिवर्तन दर के बराबर होती है और सैद्धांतिक रूप से जनसंख्या के आकार से स्वतंत्र होती है, जिससे मोटे तौर पर समय-आनुपातिक विचलन होता है। व्यवहार में दरें वंशावलियों और जीनों के बीच भिन्न होती हैं, इसलिए सख्त घड़ियों को अक्सर अस्वीकार कर दिया जाता है और शिथिल-घड़ी मॉडल द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है जिसमें दरें शाखाओं के साथ विकसित होती हैं। अंशांकन जीवाश्म युगों, दिनांकित भूवैज्ञानिक विच्छेदन घटनाओं, या, तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों के लिए, अनुक्रमों की नमूना तिथियों का उपयोग करके घड़ी को पूर्ण समय पर स्थिर करता है। बायेसियन विधियाँ प्रतिस्थापन मॉडल, दर मॉडल और अंशांकन प्राथमिकताओं को एकीकृत करती हैं ताकि विश्वसनीय अंतरालों के साथ विचलन समय का अनुमान लगाया जा सके।

Clinical relevance

आणविक डेटिंग रोगज़नक़ के उद्भव और मेजबान परिवर्तनों के समय, दवा-प्रतिरोध की उत्पत्ति की आयु, और प्रकोपों के दौरान वायरल विकास की गति का अनुमान लगाती है, जो महामारी विज्ञान पुनर्निर्माण और पूर्वानुमान का समर्थन करती है।

History

ज़करकैंडल और पॉलिंग ने 1960 के दशक की शुरुआत में प्रोटीन अनुक्रम तुलनाओं से आणविक घड़ी का प्रस्ताव रखा था। किमुरा के तटस्थ सिद्धांत ने इसका सैद्धांतिक आधार प्रदान किया, और 1990 के दशक से शिथिल-घड़ी और बायेसियन विधियों ने कैलिब्रेटेड विचलन डेटिंग को एक नियमित और सांख्यिकीय रूप से स्पष्ट प्रक्रिया बना दिया।

Debates

आणविक तिथि अनुमान कितने विश्वसनीय हैं?

दर भिन्नता, विरल या गलत तरीके से निर्दिष्ट जीवाश्म अंशांकन, और मॉडल धारणाएं विचलन-समय के अनुमानों को पक्षपाती कर सकती हैं, इसलिए गहरे आणविक तिथियों की सटीकता अभी भी विवादित है।

Key figures

• Emile Zuckerkandl
• Linus Pauling
• Motoo Kimura
• Allan Wilson

Seminal works

• kimura1983
• felsensteinBook2004
• ohta1973

Frequently asked questions

क्या आणविक घड़ी एक स्थिर दर पर चलती है?

केवल लगभग। दरें वंशावलियों, जीनों और समय के साथ भिन्न होती हैं, यही कारण है कि आधुनिक विश्लेषण शिथिल-घड़ी मॉडल का उपयोग करते हैं जो दर भिन्नता की अनुमति देते हैं बजाय इसके कि एक सख्त स्थिर घड़ी को मान लिया जाए।

आणविक घड़ियों को कैसे कैलिब्रेट किया जाता है?

स्वतंत्र साक्ष्य का उपयोग करके विचलन बिंदुओं को पूर्ण समय पर स्थिर करके, अक्सर दिनांकित जीवाश्मों का उपयोग करके, लेकिन ज्ञात आयु की भूवैज्ञानिक घटनाओं या, तेजी से विकसित होने वाले रोगजनकों के लिए, नमूने एकत्र किए गए थे उन तिथियों का उपयोग करके भी।