เครื่องหมายโมเลกุลสำหรับการจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต
เครื่องหมายโมเลกุลแต่ละชนิดมีอัตราการวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน ดังนั้น การเลือกเครื่องหมายที่เหมาะสมจึงเป็นหัวใจสำคัญในการจำแนกความสัมพันธ์ในระดับอนุกรมวิธานและช่วงเวลาที่กำหนด
Definition
เครื่องหมายโมเลกุลคือบริเวณที่กำหนดของกรดนิวคลีอิกหรือโปรตีน ซึ่งความหลากหลายระหว่างอนุกรมวิธานถูกนำมาใช้เป็นข้อมูลลักษณะเฉพาะสำหรับการอนุมานความสัมพันธ์ การระบุสิ่งมีชีวิต หรือการกำหนดขอบเขตของสปีชีส์
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทของเครื่องหมายโมเลกุลที่ใช้ในการจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิต ซึ่งรวมถึงยีน ribosomal RNA, ตำแหน่งของไมโทคอนเดรียและคลอโรพลาสต์, ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนในนิวเคลียส และข้อมูลระดับจีโนม พร้อมด้วยเกณฑ์ในการจับคู่อัตราการวิวัฒนาการของเครื่องหมายกับความลึกของคำถามที่ต้องการศึกษา
Core questions
- เครื่องหมายโมเลกุลชนิดใดบ้างที่สามารถใช้ในการจำแนกหมวดหมู่สิ่งมีชีวิตได้?
- อัตราการวิวัฒนาการของเครื่องหมายสัมพันธ์กับความลึกของคำถามทางวิวัฒนาการชาติพันธุ์อย่างไร?
- เหตุใดเครื่องหมายบางชนิดจึงเหมาะสำหรับการแยกสายวิวัฒนาการที่ลึกกว่าเมื่อเทียบกับการแยกสายวิวัฒนาการที่ตื้นกว่า?
- ไฟโลจีโนมิกส์ได้เปลี่ยนแปลงการเลือกเครื่องหมายอย่างไร?
Key theories
- การจับคู่อัตรากับช่วงเวลา
- เครื่องหมายที่วิวัฒนาการช้า เช่น ยีน ribosomal RNA สามารถจำแนกการแยกสายวิวัฒนาการในอดีตได้ ในขณะที่เครื่องหมายที่วิวัฒนาการเร็วสามารถจำแนกการแยกสายวิวัฒนาการล่าสุดได้ เครื่องหมายที่ไม่ตรงกันจะเกิดการอิ่มตัวหรือขาดสัญญาณ
- Ribosomal RNA เป็นเครื่องหมายสากล
- ยีน ribosomal RNA ที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้เป็นเครื่องหมายสากลแรกที่สามารถเปรียบเทียบได้สำหรับสิ่งมีชีวิตทุกเซลล์ ทำให้สามารถรับรู้ถึงสามโดเมนได้
Clinical relevance
การเลือกเครื่องหมายที่เหมาะสมเป็นตัวกำหนดว่าเชื้อโรค สายพันธุ์ หรือสิ่งมีชีวิตที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดสามารถแยกแยะได้หรือไม่ ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการวินิจฉัยทางโมเลกุล การจำแนกชนิด และการเฝ้าระวัง
History
การใช้เครื่องหมายวิวัฒนาการจากยีนอนุรักษ์เดี่ยว เช่น ribosomal RNA ผ่านชุดข้อมูลหลายตำแหน่ง ไปจนถึงข้อมูลไฟโลจีโนมิกส์ระดับจีโนม การเปรียบเทียบ ribosomal RNA ของ Woese แสดงให้เห็นถึงพลังของเครื่องหมายสากลที่เลือกมาอย่างดีในการเขียนแผนภูมิต้นไม้แห่งชีวิตขึ้นใหม่
Debates
- ยีนที่เลือกมาอย่างดีเพียงไม่กี่ชนิดเทียบกับข้อมูลระดับจีโนม
- ไฟโลจีโนมิกส์นำเสนอจำนวนลักษณะที่มากมาย แต่ก็ก่อให้เกิดความขัดแย้งระหว่างตำแหน่งและอคติที่เป็นระบบ ทำให้เกิดการถกเถียงว่าข้อมูลที่มากขึ้นหรือข้อมูลที่จำลองได้ดีกว่าจะให้แผนภูมิต้นไม้แห่งชีวิตที่น่าเชื่อถือมากกว่า
Key figures
- Carl Woese
- Joseph Felsenstein
Related topics
Seminal works
- yang2012
- woese1990
- felsenstein2004
Frequently asked questions
- เหตุใดจึงใช้เครื่องหมายที่วิวัฒนาการช้าสำหรับการแยกสายวิวัฒนาการในอดีต?
- บริเวณที่วิวัฒนาการเร็วจะสะสมการเปลี่ยนแปลงจำนวนมากในช่วงเวลาที่ยาวนานจนสัญญาณอิ่มตัวและกลายเป็นสัญญาณรบกวน เครื่องหมายที่วิวัฒนาการช้าจะยังคงรักษาสัญญาณที่ตีความได้ในช่วงเวลาที่ลึกซึ้ง
- ไฟโลจีโนมิกส์คืออะไร?
- ไฟโลจีโนมิกส์คือการใช้ข้อมูลระดับจีโนม ซึ่งประกอบด้วยตำแหน่งหลายร้อยหรือหลายพันตำแหน่ง เพื่ออนุมานวิวัฒนาการชาติพันธุ์ ซึ่งนำเสนอคุณลักษณะที่มากขึ้น แต่ก็มีแหล่งที่มาของความขัดแย้งที่ต้องจำลองและแก้ไขมากขึ้นด้วย