Játék négy betűvel
Nádori Gergely
2004/07/23 08:00
1580 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Mindenki tudja, hogy a molekuláris genetika, a genomtérképezés forradalmasította a biológiát. De azt talán már kevesen gondolják, hogy a számítógép előtt ülve magunk is megtapasztalhatjuk, miként működik mindez. Cikkünkben egy DNS-összehasonlító alkalmazást mutatunk be, amivel molekuláris törzsfákat készíthetünk.

A biológián belül ma sok tekintetben a genomika korát éljük. Nap nap után jelentik be, hogy újabb és újabb élőlények teljes bázissorrendjét (genomját) írták le. Ezek az adatok az esetek döntő részében nyílvános adatbázisokba kerülnek, ahonnan mindenki számára elérhetőek. Nem csoda, hogy az in vitro (kémcsőben végzett) és in vivo (élő alanyokban végzett) kutatások mellett egyre hangsúlyosabb szerepet kapnak az in silico (számítógéppel végzett) kutatások. A genomikai eredmények egyik legérdekesebb felhasználása a molekuláris törzsfák összeállítása. Egyes gének bázissorrendjét több élőlényen összehasonlítva megállapíthatjuk a rokonsági viszonyokat. Ez az összehasonlítás persze nem egyszerű dolog, hiszen a DNS-ben nem csak báziscserék történnek, hanem beszúrások és törlések is. Bonyolult matematikai apparátust igényel a legjobb egyezés megtalálása, de ebben is segítenek a számítógépek.

Az Európai Bioinformatikai Intézet honlapján elérhető egy szolgáltatás, mellyel pillanatok alatt állapíthatjuk meg, mennyiben egyezik két DNS szekvencia. Mielőtt azonban megkezdenénk vizsgálatainkat, töltsünk le a gépünkre pár érdekes bázissorrendet. Vizsgálódásainkhoz a tubulin molekulát választottuk, ami minden eukariótában megtalálható. Némi vadászat után sikerült használható szekvenciákat gyűjteni az alábbi szervezetekből. (A szekvenciák txt állományokban találhatók, ide kattintva egy tömörített állományban találhatók meg. Az állományt csomagoljuk ki és mentsük el a txt-ket.) Az alábbi élőlények tubulinját vizsgálhatjuk: Minden genom projektek legnagyobbika a humán genom feltérképezése volt, nem nehéz tehát az emberi tubulin bázissorrendjét megtalálni. Természetes, hogy ez az élőlény az, ami a legjobban izgat bennünket.

A képregényekben a biológusok jobbára fehér egereket (Mus musculus) inzultálva jelennek meg. Ez a szapora állat nagyon sokban hasonlít ránk emberekre, így kitűnő alanya a genetikai kísérleteknek.

Az egér nagyobb testvére a svéd Linné által kedvesen ratus norvegicusnak elnevezett vándorpatkány. Kicsit több helyet igényel, mint a patkány, de azért ez is kedvelt modell szervezet.


A madarakat a mindenki számára ismerős házityúk (Gallus gallus) képviseli az összeállításban.


Főként az embriológia használta már évszázadok óta a karmosbékákat (Xenopus tropicalis), mivel nagy és könnyen megfigyelhető embriói vannak. A genomját nem fogjuk egyhamar megismerni, mivel még az emberénél is sokkal több nem kódoló részt ("szemét DNS-t") tartalmaz, a tubulinját viszont jól ismerjük. Ha a genetika választhatna magának címerállatot, az biztosan a gyümölcslégy (Drosophila melanogaster) lenne. Talán ez az élőlény gazdagította a legtöbbel az öröklődés tudományát. Nem csoda, hogy helyet kapott ebben a sorban. Az ízeltlábúak másik képviselője az amerikai homár (Homarus americanus), főként gazdasági jelentősége miatt vizsgálják.

Akadnak persze olyan genetikusok is, akik inkább egy egyszerűbb állatot tűznének a címerükre. Mondjuk egy olyan fonalférget, aminek kevesebb mint 1000 sejtje van. Ez a Caenorhabditis elegans, ami 2002-ben egy Nobel-díjat is hozott a vele foglalkozóknak. Elsősorban a fejlődésgenetika területén hozott sokat a vizsgálata. Ami állatban a gyümölcslégy, az növényben a lúdfű (Arabidopsis thaliana). A növények közül ez az igénytelen keresztes virágú gyom a legjobban ismert szervezet.


Természetesen a növények között is vizsgálják a gazdaságilag fontosakat. Ennek köszönhető, hogy elég behatóan ismerjük a dohány (Nicotiana tabacum) genetikáját.

A sorba bekerült egy, a laboratóriumokban gyakran tenyésztett trópusi páfrány, az Anemia phyllitidis is.

A genetikusok nagy szent élőlényei közé tartozik a hétköznapi élesztőgomba (Saccharomyces cervisiae) is. Vizsgálatából nagyon sokat tudtunk meg az eukarióták genetikai szerveződéséről és a biotechnológiában sokrétűen tudják felhasználni.

Végezetül egy egysejtű eukarióta, a mindenki által jól ismert papucsállatka egy közeli rokona, a Paramecium tetraurelia került ide, hogy minél sokszínűbb legyen az eukarióták seregszemléje.


Ha megvannak a szekvenciák, nekiláthatunk a munkának. Nyissuk meg a http://www.ebi.ac.uk/emboss/align/ oldalt. A képen látható képernyő tárul elénk. Az egyes pontnál állítsuk be, hogy DNS-t vizsgálunk, nem fehérjét, a kettes pontnál válasszunk ki a gépünkről két szekvenciát, majd a hármas megnyomásával indítsuk el a vizsgálatot.

Az itt láthatóhoz hasonló lesz a végeredmény. Elkészült a két szekvencia legjobb illeszkedése. Az eredményt százalékos értékben kapjuk meg. Ezeket az eredményeket hasonlíthatjuk azután össze páronként.

Ha összevetjük az egyes eredményeket, valami ilyesmit fogunk kapni. (A képre kattintva nagyobb változatban, olvashatóan jelenik meg.) Az eredményeket egy Excel táblában is összefoglaltuk.

A táblázatot nézegetve több kérdést is feltehetünk

  • Melyek a legközelebbi rokonaink?
  • Melyek az egerek legközelebbi rokonai?
  • Miért nem sorolják már a gombákat a növényekhez?
  • Mennyire szoros csoport az ízeltlábúaké (amit ma már gyakran törzsön felüli egységnek tekintenek)?
  • Hogyan alakulhatott a gerincesek evolúciója?
  • Mik lehetnek az itt szereplő növények rokonsági viszonyai?
  • És ami a legfontosabb: Vajon mennyire megalapozott következtetéseket lehet levonni egyetlen gén vizsgálatából?

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek