Videolara dön

Ders-3: Filogenetik Ağaçlara Giriş ve Temel Kavramlar

45,1 B görüntülenme15.05.2014

Videonun ötesi

Derinlemesine

Özet

Bu ders, filogenetik ağaçları kurmak için gerekli temel kavramları, homoloji-homoplazi ayrımını, karakter tiplerini ve fenetik/kladistik analiz yöntemlerini açıklar. Ders ayrıca doğa yasalarının tekrar eden etkileriyle kaostan düzen üretebilmesini evrimsel biyoloji bağlamında tartışır ve örnek bir karakter matriksi üzerinden ilk filogenetik ağaç kurulumunu gösterir.

Terimler

  • Filogeni

    Canlıların evrimsel geçmişini ve birbirleriyle olan akrabalık ilişkilerini inceleyen yaklaşımdır.

  • Filogenetik ağaç

    Türler veya gruplar arasındaki evrimsel akrabalık ilişkilerini dallanan bir şema olarak gösteren modeldir.

  • Evrim ağacı

    Canlıların ortak atalardan dallanarak çeşitlenmesini gösteren filogenetik gösterimdir.

  • Homoloji

    Ortak bir atadan kalıtım yoluyla torun türlere geçen karakter benzerliğidir.

  • Homoplazi

    Ortak atadan gelmeyen, bağımsız olarak evrimleşmiş benzer karakter durumudur.

  • Yakınsak evrim

    Akrabalığı uzak canlılarda benzer çevresel veya işlevsel baskılar nedeniyle benzer karakterlerin bağımsız evrimleşmesidir.

  • Paralel evrim

    Yakın akraba soy hatlarında benzer karakterlerin benzer evrimsel basamaklarla bağımsız olarak ortaya çıkmasıdır.

  • Geri evrim

    Bir soy hattında daha önce yitirilmiş veya değişmiş atasal bir karakter durumuna benzer bir özelliğin yeniden evrimleşmesidir.

  • Atavizm

    Torun bireyde atasal bir karakterin yeniden ortaya çıkmasıdır.

  • Adaptasyon

    Canlıların çevre koşullarına uyum sağlayan kalıtsal özellikler kazanmasıdır.

  • Doğal seçilim

    Avantaj sağlayan kalıtsal varyasyonların popülasyonda daha sık hale gelmesine yol açan evrimsel mekanizmadır.

  • Cinsel seçilim

    Üreme başarısını etkileyen özelliklerin seçilmesiyle işleyen evrimsel süreçtir.

  • Genetik sürüklenme

    Popülasyonlardaki alel frekanslarının seçilimden bağımsız rastlantısal değişimidir.

  • Mutasyon

    Genetik materyalde meydana gelen ve çeşitlilik üreten değişimdir.

  • Varyasyon

    Bir popülasyondaki bireyler arasında gözlenen kalıtsal veya fenotipik farklılıklardır.

  • Nükleotit

    DNA veya RNA'nın adenin, timin, urasil, sitozin ve guanin gibi bazları içeren temel yapı taşıdır.

  • Adenin

    DNA ve RNA'da bulunan temel nükleotit bazlarından biridir.

  • Timin

    DNA'da bulunan temel nükleotit bazlarından biridir.

  • Urasil

    RNA'da timinin yerini alan temel nükleotit bazıdır.

  • Sitozin

    DNA ve RNA'da bulunan temel nükleotit bazlarından biridir.

  • Guanin

    DNA ve RNA'da bulunan temel nükleotit bazlarından biridir.

  • Amino asit

    Proteinleri oluşturan organik yapı taşlarıdır.

  • Protein

    Amino asitlerin farklı dizilimlerle birleşmesiyle oluşan biyolojik moleküldür.

  • Kimyasal evrim

    Basit moleküllerden daha karmaşık biyolojik moleküllerin oluşmasına yönelik süreçtir.

  • Moleküler evrim

    Moleküllerin ve genetik dizilerin zaman içinde değişimini inceleyen evrimsel süreçtir.

  • Sahte gen

    İşlevini yitirmiş veya protein kodlama yeteneğini kaybetmiş gen benzeri DNA dizisidir.

  • İşlenmiş sahte gen

    RNA aracılı ters transkripsiyon ve yeniden genoma eklenme süreçleriyle oluşmuş işlevsiz gen kopyasıdır.

  • Egzon

    Genin protein kodlayan veya olgun RNA'da kalan bölümüdür.

  • İntron

    Genin RNA işlenmesi sırasında çıkarılan kodlamayan bölümüdür.

  • Transkripsiyon

    DNA bilgisinden RNA molekülü üretilmesi sürecidir.

  • Ters transkripsiyon

    RNA bilgisinden DNA kopyası üretilmesi sürecidir.

  • Mesajcı RNA

    DNA'daki genetik bilginin protein sentezine taşınmasını sağlayan RNA türüdür.

  • Alternatif kesme

    Bir RNA öncülünden farklı ekzon kombinasyonlarıyla farklı olgun RNA'ların üretilmesidir.

  • Poly-A kuyruğu

    Olgun mesajcı RNA'nın sonuna eklenen adenin dizisidir.

  • Gen duplikasyonu

    Bir genin kopya sayısının artmasıdır.

  • Moleküler saat

    Mutasyonların yaklaşık sabit hızla birikmesine dayanarak ayrılma zamanlarını tahmin eden yaklaşımdır.

  • Saha gözlemi

    Canlıların doğal ortamlarında incelenerek evrimsel değişimlerinin gözlenmesidir.

  • Körelmiş organ

    Atasal işlevini tamamen veya büyük ölçüde yitirmiş anatomik yapıdır.

  • Yok oluş

    Bir türün tüm bireylerinin ortadan kalkmasıdır.

  • Devamlılık yasası

    Bir bölgede bulunan fosillerle aynı bölgede yaşayan yerel türler arasında evrimsel benzerlikler görülmesi fikridir.

  • Ara geçiş türü

    Evrimsel olarak iki grup arasında ara özellikler taşıyan fosil veya canlı türdür.

  • Sistematik

    Canlıları evrimsel ilişkilerine göre hiyerarşik biçimde düzenleyen biyoloji alanıdır.

  • Taksonomi

    Canlıları adlandırma, tanımlama ve sınıflandırma bilimidir.

  • Takson

    Sınıflandırmada kullanılan herhangi bir biyolojik birimdir.

  • Uç nokta

    Filogenetik ağaçta dalların güncel veya son temsilcileri gösterdiği bitiş noktasıdır.

  • Node

    Filogenetik ağaçta dalların birleştiği veya ayrıldığı bağlantı noktasıdır.

  • Dal

    Filogenetik ağaçta bir soy hattını veya evrimsel bağlantıyı gösteren çizgidir.

  • Soy hattı

    Ortak bir atadan gelen evrimsel devam çizgisidir.

  • Kök

    Filogenetik ağaçta incelenen grupların ortak atasını veya başlangıç noktasını gösterir.

  • Kardeş tür

    En yakın ortak atayı paylaşan birbirine çok yakın iki türdür.

  • Politomi

    Bir filogenetik ağaçta dallanma sırasının çözülemediği çok dallı bağlantı durumudur.

  • Atasal durum

    Bir karakterin ortak atada bulunan eski durumudur.

  • Kazanılmış durum

    Bir soy hattında sonradan evrimleşmiş karakter durumudur.

  • Pleziomorfi

    Atadan gelen karakter durumudur.

  • Apomorfi

    Sonradan kazanılmış karakter durumudur.

  • Simpleziomorfi

    Birden fazla grupta ortak olarak paylaşılan atasal karakterdir.

  • Otapomorfi

    Tek bir taksona özgü kazanılmış karakterdir.

  • Sinapomorfi

    Birden fazla taksonda ortak olarak paylaşılan kazanılmış karakterdir.

  • Dış grup

    İncelenen gruba yakın ama ondan yeterince farklı seçilen karşılaştırma grubudur.

  • Karakter matriksi

    Türlerde belirli karakterlerin varlık, yokluk veya durumlarını gösteren tablodur.

  • Fenetik analiz

    Tüm paylaşılan fenotipik benzerliklere göre canlıları gruplandıran yaklaşımdır.

  • Kladistik analiz

    Özellikle sinapomorfilere dayanarak evrimsel akrabalık ilişkilerini kuran analiz yöntemidir.

  • Benzerlik matriksi

    Tür çiftleri arasındaki ortak karakter sayısını gösteren tablodur.

  • Maksimum parsimoni ilkesi

    En az sayıda evrimsel değişim varsayan ağacın daha olası kabul edilmesi ilkesidir.

  • Maksimum likelihood

    Verileri açıklama olasılığı en yüksek olan modeli veya ağacı seçmeye dayalı yaklaşımdır.

  • Bootstrap analizi

    Filogenetik dallanmaların güvenilirliğini test etmek için kullanılan istatistiksel yeniden örnekleme yaklaşımıdır.

  • Köksüz ağaç

    Ortak ata veya zaman yönü açıkça gösterilmeyen filogenetik ağaçtır.

  • PCR

    DNA parçalarını çoğaltmak için kullanılan moleküler biyoloji yöntemidir.

  • Elektroforez

    DNA veya protein parçalarını büyüklük ve yüklerine göre ayıran laboratuvar yöntemidir.

  • Fraktal yapı

    Farklı ölçeklerde benzer örüntülerin tekrar ettiği geometrik yapıdır.

Doğru Bilinen Yanlışlar

  • Evrimin tek başına öğretilmemesi gerektiği yanılgısı
  • Evrimin canlılığın kökeni ve çeşitliliği için bilimsel kuram olmadığı yanılgısı
  • Her benzer karakterin ortak atadan geldiği yanılgısı
  • Dış görünüş benzerliğinin doğrudan yakın akrabalık anlamına geldiği yanılgısı
  • Homoplazik karakterlerin evrimsel akrabalık için doğrudan güvenilir veri olduğu yanılgısı
  • Geri evrimin zamanın geriye sarılması veya türün eski türe dönüşmesi olduğu yanılgısı
  • Atavizmin doğrudan geri evrim olduğu yanılgısı
  • Bireyde görülen her değişimin evrim olduğu yanılgısı
  • Mutasyonların tek başına evrim olduğu yanılgısı
  • Mutasyonların evrime doğrudan neden olduğu yanılgısı
  • Doğal seçilimin kaotik işlediği yanılgısı
  • Karmaşık canlıların basit moleküllerden doğa yasalarıyla açıklanamayacağı yanılgısı
  • Gözün evriminin anlaşılmaz veya tek seferlik olmak zorunda olduğu yanılgısı
  • Uçuş yeteneği olan tüm canlıların yakın akraba olduğu yanılgısı
  • Yüzgeç benzeri yapı taşıyan her canlının balık olduğu yanılgısı
  • Bir fosilin ortak ata olarak yeniden sınıflandırılmamasının evrimi çürüttüğü yanılgısı
  • Ara geçiş fosillerinin az veya yok olduğu yanılgısı
  • Canlı türlerinin popülasyon düzeyinde değil tek birey üzerinden bir anda ayrıldığı yanılgısı
  • Filogenetik ağaç çizim yönünün veya estetik biçiminin evrimsel anlamı değiştirdiği yanılgısı
  • Bir ağacın köşeli, üçgen veya yatay çizilmesinin sonucu değiştirdiği yanılgısı
  • Bir canlıda tüy olmamasının onu tüy taşımayan diğer tüm canlılarla yakın akraba yaptığı yanılgısı
  • Her karakterin filogenetik analizde aynı derecede yararlı olduğu yanılgısı
  • Bağımlı karakterlerin bağımsız kanıt gibi kullanılabileceği yanılgısı
  • Tek bir gen veya tek bir karakterle kesin akrabalık sonucu çıkarılabileceği yanılgısı
  • Dış grubun rastgele ve sonuçları etkilemeyecek biçimde seçilebileceği yanılgısı

Sorular

  • Filogenetik ağaç nedir ve nasıl kurulur?
  • Evrimsel analiz yapmak için hangi temel terimleri bilmek gerekir?
  • Homoloji ile homoplazi arasındaki fark nedir?
  • Yakınsak evrim, paralel evrim ve geri evrim nasıl ayırt edilir?
  • Atavizm neden geri evrimle aynı şey değildir?
  • Ortak atadan gelen karakterler nasıl tanınır?
  • Bir karakterin evrimsel analiz için anlamlı olup olmadığı nasıl anlaşılır?
  • Moleküler veriler evrimsel akrabalıkları nasıl gösterir?
  • Sahte genler evrimsel analizde neden önemlidir?
  • Moleküler saat mantığı nasıl çalışır?
  • Doğa yasaları kaotik sistemlerde nasıl düzen oluşturabilir?
  • Doğal seçilim karmaşık canlıların oluşumunu nasıl açıklayabilir?
  • Saha gözlemleri evrimi nasıl gösterebilir?
  • Körelmiş organlar evrim için neden kanıttır?
  • Yok oluşlar evrimsel süreçle nasıl ilişkilidir?
  • Fosillerle güncel türler arasındaki bölgesel benzerlik ne anlatır?
  • Ara geçiş türleri neden önemlidir?
  • Filogenetik ile taksonomi arasındaki fark nedir?
  • Filogenetik ağaçta kök, dal, node ve uç nokta ne anlama gelir?
  • Kardeş tür nedir?
  • Politomi nedir?
  • Pleziomorfi, apomorfi, simpleziomorfi, otapomorfi ve sinapomorfi nedir?
  • Neden kladistik analizde sinapomorfiler özellikle önemlidir?
  • Simpleziomorfiler neden yanıltıcı olabilir?
  • Otapomorfiler neden sınıf tanımında yararlı ama akrabalık analizinde sınırlıdır?
  • Dış grup nasıl seçilir?
  • Karakter matriksi nasıl oluşturulur?
  • Fenetik analiz ile kladistik analiz arasındaki fark nedir?
  • Benzerlik matriksi nasıl doldurulur?
  • Matriks eksiltmesi nasıl yapılır?
  • Parsimoni ilkesiyle en olası filogenetik ağaç nasıl seçilir?

Ön Bilgiler

  • Evrim kuramının temel mantığı
  • Ortak ata kavramı
  • Türleşme ve soy hattı kavramları
  • Doğal seçilim ve seçilim baskısı
  • Adaptasyon kavramı
  • Mutasyon ve genetik varyasyon
  • Genetik sürüklenme
  • DNA, RNA ve nükleotit bilgisi
  • Amino asit ve protein bilgisi
  • Gen, kromozom, egzon ve intron bilgisi
  • Transkripsiyon ve RNA işlenmesi hakkında temel bilgi
  • Moleküler biyoloji yöntemlerine giriş
  • Fosil kayıtlarının ne işe yaradığı
  • Embriyoloji, anatomi ve morfolojiye temel aşinalık
  • Grafik ve tablo okuma becerisi
  • Basit aritmetik ortalama hesaplama
  • Matris okuma ve karşılaştırma mantığı
  • Bilimsel hipotez ve açıklama mantığı
  • Parsimoni veya en az varsayım ilkesine temel aşinalık

Tarihsel Bağlam

  • Önceki derste evrimin neden tek başına öğretilmesi gerektiğinin anlatılması
  • Önceki derste evrimin canlılığın kökeni ve günümüz çeşitliliği için tek bilimsel kuram olduğunun tartışılması
  • Önceki derste evrimle ilgili temel yanlış anlaşılmaların ele alınması
  • Evrimin kanıtları olarak embriyoloji, körelmiş organlar ve genetiğin daha önce işlenmesi
  • Kuş tüylerinin ortak atadan gelen homolojik karakter olarak açıklanması
  • Böcekler, kuşlar ve yarasalarda uçuşun bağımsız evrimleşmesi
  • Memelilerin deniz ortamına yeniden adapte olması
  • Gözün birçok kez bağımsız evrimleştiğinin anlatılması
  • Bonobolar ile şempanzelerin Kongo Nehri çevresindeki izolasyonla ayrışması
  • Neandertaller ile modern insanların paralel evrimsel süreçler geçirmesi
  • Kurbağalarda alt çenedeki dişlerin yeniden ortaya çıkması
  • Sahte genlerin primat ve hamster gruplarında dizilenmesi
  • Florida'ya farklı yaprak/meyve biçimine sahip bitkinin getirilmesinden sonra böceklerde ağız uzunluğunun değişmesi
  • Kaya cep farelerinde koyu renge evrimleşmenin gözlenmesi
  • Bugüne kadar var olmuş canlı türlerinin büyük bölümünün yok olması
  • Darwin'in fosiller ve yerel türler arasındaki devamlılığı fark etmesi
  • Richard Owen'ın Diprotodon ile vombatlar arasındaki benzerliği doğrulaması
  • Darwinius masillae fosilinin önce ortak ata adayı olarak sunulması, sonra lemurlara daha yakın olduğunun anlaşılması
  • Filogenetik ağaçların giderek rafine edilmesi
  • Evrim ağaçlarının büyük ölçek nedeniyle radyal çizimlerle temsil edilmeye başlanması
  • Hayali canlı örneğiyle karakter matriksi ve ağaç çıkarımı yapılması
  • Önceki iki dersin hazırlık dönemi
  • Bir önceki ders
  • Evrim kanıtlarının önceki sunumlarda işlendiği dönem
  • Omurgasızların yükselmeye başladığı dönem
  • Akciğerli balıklardan amfibilerin ayrılmaya başladığı dönem
  • Sürüngenlerin dinozorlar, diğer sürüngenler ve memelilere giden dallara ayrıldığı dönem
  • Şempanze ve bonobo ayrımının yaklaşık 2 milyon yıl önce gerçekleştiği dönem
  • Darwinius masillae fosilinin yaşadığı yaklaşık 47 milyon yıl önceki dönem
  • Gliptodon ve Diprotodon gibi tarih öncesi türlerin yaşadığı dönem
  • 1880'ler
  • 1900'ler
  • 1980'ler
  • 2009-2012 civarı kurbağalarda alt çene dişlerinin geri evrimiyle ilgili araştırmaların açıklandığı dönem
  • Büyük Patlama sonrası evrende düzenli yapıların oluşumu
  • Dinozorların evriminin erken dönemi

Kişiler

  • Charles Darwin

    Devamlılık yasasını keşfetmesi ve fosillerle yerel türler arasındaki benzerlikler bağlamında anıldı.

  • Richard Owen

    Darwin'in yakın dostu ve evrim karşıtı olarak, ayrıca Londra Doğa Tarihi Müzesi'nin kurucusu ve Diprotodon-vombat benzerliklerini doğrulayan kişi olarak anıldı.

  • Celal Şengör

    Ara geçiş örneklerinin çokluğu anlatılırken kullandığı 'ibadullah' ifadesine gönderme yapıldı.

  • Rabia

    Hayali canlı örneğinde dış grup seçimi tartışılırken dördüncü canlıyı seçme önerisiyle anıldı.

Kaynaklar

  • Nature dergisindeki kütle çekim dalgaları ile ilgili yazı
  • Darwinius masillae fosili üzerine yapılan araştırmalar
  • Kurbağalarda alt çenedeki dişlerin yeniden ortaya çıkması üzerine çalışma
  • Kaya cep farelerinin evrimi ve arka plan rengiyle ilişkili mutasyon çalışması
  • Primatlarda ve hamsterda sahte gen dizileme çalışması

Söz takipçisi

Bu Videodaki Sözler

Bu videoda verilenler

Sonraki derslerde her dersin başında önceki dersin son kısmının tekrar ele alınması

Sonra en son kısmı genellikle eee çabuk geçilmesi gerekiyor mecburen. Hani dersin sonlarına doğru olduğu için. O yüzden bir sonraki slaytta son dersin son kısmı tekrardan ele alınıyor. Siz de bunu göreceksiniz ilerleyen kısımlarda.

Moleküler saat ve sahte genlerde mutasyon birikimi konusuna tekrar dönülmesi

Ki bu bize moleküler saati veriyor zaten. Bunlara tekrar eee geleceğiz.

Bootstrap analizi ve filogenetik ağaç güvenilirlik değerlerinin ileride olası ayrıntılı anlatımı

İşte bootstra analisis falan deniyor onlara. Bunlara sonra gireriz belki.

Sonraki derste filogenetik ağaç kurma konusunun daha detaylı işlenmesi ve uygulama örneği verilmesi

Yok. E bir sonraki derste birazcık daha detaylarına gireceğiz. Bunun tekrar üzerinden geçeceğiz. O zamana kadar vakit bulabilirseniz sadece bu son ağaç kısmına tekrar bir bakmanızı rica ediyorum. Kendiniz o parsimoni ilkesini bir test edin. Gerçekten bir tanesinde 10 değişim diğerinde 9 değişimini elde edebiliyor musunuz? Ve o karakter matrikslerini oluşturabiliyor musunuz? Sonrasında ben size zaten test edebileceğiniz bir örnek vereceğim dediğim gibi ve sonra sizden yapmanızı isteyeceğim onu.

Öğrencilere tukanlarla ilgili filogenetik analiz ödevi verilmesi

Eee hemen fark edebileceğiniz gibi şimdiden uyarayım. Söyle daha önceden de söylediğim gibi eee eee size bir örnek vereceğim. Tukanlarla ilgili mesela onu yapmanızı isteyeceğim.

Genel biyoloji dersinde kod fazlalığı ve nükleotit-amino asit ilişkilerinin görülmesi

Eee dolayısıyla kod bakımından bir fazlalık var diyebiliriz. abundancy diye geçiyor. Görürsünüz bunları genel biyoloji dersinde zaten.

Filogenetik ağaç inşasının ve ilk evrim ağacı örneğinin bir sonraki derste daha derin işlenmesi

Daha sonra, dersin sonlarına doğru, bu bildiklerimizden yola çıkarak ilk filogeni ağacımızı (Evrim Ağacı'mızı) inşa edeceğiz. Bu derste tam olarak nasıl olduğunu anlamayabilirsiniz, ilk defa karşılaşacağınız için. Ancak bir sonraki dersimizde, sadece bu konuyu ele alarak bilgilerimizi derinleştireceğiz.

Filogenetik analiz ve evrimsel analizi öğrencilerin kendi başına yapması için tukanlar üzerinden örnek/pratik çalışma

Eee bu sunuma başlamadan önce eee konuşmuştuk işte eee ben size ilerleyen kısımda eee muhtemelen bir sonraki dersten sonra eee bu filogenetik analizi, evrimsel analizi kendi başınıza yapabilmeniz için bir örnek vereceğim. ödev gibi düşünebilirsiniz. Bir nevi üzerine çalışma için pratik ve eee kuşların eee bir kuş grubunun tukanların eee evrimsel analizini yapmanızı isteyeceğim.

Karakter değişiminin dersin ilerleyen bölümünde açıklanması

Sağ taraftaki koldaya bir karakter değişimi gözleniyor. Bunun ne olduğunu dersin ilerleyen kısmında göreceğiz az sonra.

Doğal seçilim baskısı ve memelilerin denize yeniden adaptasyonu gibi örneklerin ilerleyen kısımlarda tekrar ele alınması

Bunları göreceğiz tekrar ilerleyen kısımlarda ve bu süreçte tekrar memeliler deniz ortamına tekrardan adapte oluyorlar.

Sinapomorfi kavramının kladistik analiz bölümünde açıklanması

Sadece benzerliklerin hepsini değil en fazla bilgi verenlerini ki bunlara sinopomorfi diyoruz. Az sonra geleceğim buna da.