Moleküler Evrim
Moleküler evrim, DNA, RNA ve protein dizilerinin evrimsel zaman içinde nasıl değiştiğini ve bu değişimleri şekillendiren mutasyon, sürüklenme ve seçilimin göreceli rollerini incelemektedir.
Tanım
Moleküler evrim, biyolojik makromoleküllerde, özellikle nükleik asit ve protein dizilerindeki değişim oranlarını, modellerini ve süreçlerini inceleyen bir alandır. Gözlemlenen dizi varyasyonunu ve farklılaşmasını mutasyon, genetik sürüklenme ve doğal seçilim açısından açıklamayı amaçlamaktadır.
Kapsam
Bu alan, moleküler dizilerdeki değişimi yöneten süreçleri kapsamaktadır: moleküler değişimin çoğunu sürüklenme olarak çerçeveleyen nötr ve neredeyse nötr teoriler, genlerde ve proteinlerde adaptif seçilimin tespiti, ikame oranları ve modelleri ile boyutları, yapıları ve içerikleri dahil olmak üzere tüm genomların evrimi bu kapsamda yer almaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Moleküler değişimin ne kadarı sürüklenme ile ne kadarı seçilim ile yönlendirilmektedir?
- İkame oranları bölgeler, genler ve soylar arasında nasıl farklılık göstermektedir?
- Adaptif evrim moleküler dizilerde nasıl tespit edilebilir?
- Genom boyutu, yapısı ve gen içeriği nasıl evrimleşmektedir?
Temel kuramlar
- Moleküler evrimin nötr teorisi
- Moleküler ikamelerin çoğu ve mevcut varyasyonun büyük bir kısmı seçilimsel olarak nötrdür ve sürüklenme ile yönetilmektedir, bu da nötr modeli moleküler evrim için temel sıfır hipotezi haline getirmektedir.
- Neredeyse nötr teori
- Hafifçe zararlı mutasyonlar, etkili popülasyon büyüklüğüne bağlı olarak etkili bir şekilde nötr davranmakta veya elimine edilmekte, bu da ikame oranlarını demografi ile ilişkilendirmekte ve nötr çerçeveyi geliştirmektedir.
Mekanizmalar
Moleküler evrim, mutasyonların nesiller boyunca sabitlenmesiyle ilerlemektedir. Nötr mutasyonlar, popülasyon büyüklüğünden bağımsız olarak mutasyon oranıyla eşit bir hızda sabitlenirken, zararlı mutasyonlar genellikle elimine edilmekte ve faydalı olanlar ise seçilim yoluyla zaman zaman sabitlenmeye doğru sürüklenmektedir. İkame oranları fonksiyonel kısıtlamaya göre değişmekte olup, bu nedenle eş anlamlı bölgeler ve psödogenler, kısıtlı kodlama bölgelerinden daha hızlı evrimleşmektedir. Eş anlamlı ve eş anlamlı olmayan ikame oranlarının karşılaştırılması ve polimorfizmin farklılaşma ile zıtlaştırılması, seçilimin çıkarımına olanak tanımaktadır. Genom ölçeğinde, gen duplikasyonu, transpozon aktivitesi ve yeniden düzenleme gibi süreçler, genomun boyutunu, yapısını ve gen içeriğini şekillendirmektedir.
Klinik önem
Moleküler-evrimsel analiz, patojenlerde ve konakçı bağışıklık genlerinde fonksiyonel olarak önemli ve hızla evrimleşen bölgeleri tanımlamakta, hastalıkla ilişkili dizilerdeki korunmanın yorumlanmasına rehberlik etmekte ve direnç ile virülansın evrimini takip etmektedir.
Tarihçe
Moleküler evrim, 1960'larda protein ve ardından DNA dizi karşılaştırmaları, moleküler saat ve Kimura'nın nötr teorisi ile ortaya çıkmış ve nötralist-seçilimci tartışmayı tetiklemiştir. Ohta'nın neredeyse nötr teorisi bu alanı daha da geliştirmiş ve genomik çağdan itibaren alan, tüm genom ve popülasyon ölçeğindeki seçilim analizlerini kapsayacak şekilde genişlemiştir.
Tartışmalar
- Nötralist ve seçilimci görüşler
- Moleküler varyasyon ve farklılaşmanın ne kadarının nötr sürüklenmeyi, ne kadarının ise pozitif ve dengeleyici seçilimi yansıttığı, 1960'lardan bu yana alanın merkezi tartışması olmuştur ve günümüzde genom ölçeğindeki verilerle test edilmektedir.
Öne çıkan isimler
- Motoo Kimura
- Tomoko Ohta
- Masatoshi Nei
- Carl Woese
İlgili konular
Temel eserler
- kimura1983
- ohta1973
- saetreRavinet2019
Sıkça sorulan sorular
- Nötr teori doğal seçilimi reddetmekte midir?
- Hayır. Nötr teori, seçilimin adaptasyonu yönlendirdiğini kabul etmekle birlikte, moleküler ikamelerin ve polimorfizmlerin çoğunluğunun seçilimsel olarak nötr olduğunu ve genetik sürüklenme ile yönetildiğini savunmaktadır.
- Genomun bazı kısımları neden diğerlerinden daha hızlı evrimleşmektedir?
- Çünkü daha zayıf fonksiyonel kısıtlama altındadırlar; eş anlamlı pozisyonlar ve psödogenler gibi, değişikliklerin uygunluk üzerinde çok az etkisi olan veya hiç etkisi olmayan bölgeler, fonksiyonel olarak önemli bölgelere göre daha hızlı ikame biriktirmektedir.