Videolara dön

Ders 4: Filogenetik Haritalandırma, Zorluklar ve Çözümler

18,8 B görüntülenme19.05.2014

Videonun ötesi

Derinlemesine

Özet

Bu video, filogenetik ağaçların karakter matriksleri, fenetik ve kladistik analizler, dış grup kullanımı, sinapomorfi-simpleziomorfi ayrımı ve maksimum parsimoni ilkesiyle nasıl kurulduğunu açıklar. Ayrıca homoplazi, yakınsak/paralel evrim, hızlı türleşme, tamamlanmamış soy hattı dizilimi, hibridizasyon, yatay gen transferi ve gen çoğalmaları gibi filogenetik analizleri zorlaştıran süreçleri ve bunları test etme yollarını ele alır.

Terimler

  • Filogeni

    Canlıların evrimsel akrabalık ilişkilerini ve ortak atadan dallanma örüntülerini gösteren soy ilişkileridir.

  • Filogenetik haritalandırma

    Türler arasındaki evrimsel ilişkileri karakterler, genler ve diğer kanıtlarla ağaç biçiminde çıkarma sürecidir.

  • Evrim ağacı

    Canlı soylarının ortak atalardan nasıl dallandığını gösteren filogenetik şemadır.

  • Karakter matriksi

    Türlerin belirli özelliklerinin varlığı, yokluğu ya da sayısal durumlarının tablo halinde gösterilmesidir.

  • Karakter

    Filogenetik analizde türleri ayırt etmek için kullanılan özellik ya da özelliktir.

  • Fenetik yaklaşım

    Canlıları yalnızca dış görünüş ya da gözlenen benzerliklerine göre karşılaştıran analiz yaklaşımıdır.

  • Fenetik analiz

    Türler arasındaki birebir aynı özellikleri sayarak benzerlik ilişkisi kuran analizdir.

  • Fenetik benzerlik matriksi

    Karakter matriksinden elde edilen türler arası ortak benzerlik sayılarını gösteren tablodur.

  • Kladistik analiz

    Dış gruba göre sonradan kazanılmış ortak özellikleri kullanarak akrabalık ilişkisi kuran analizdir.

  • Dış grup

    İncelenen türlere yakın akraba olan ama onlardan ayırt edilebilecek kadar uzak seçilen karşılaştırma grubudur.

  • Sinapomorfi

    Atadan ayrıldıktan sonra ortak olarak kazanılmış ve yakın akrabalığı göstermede kullanılan türemiş ortak özelliktir.

  • Simpleziomorfi

    Daha eski ortak atadan gelen ve analiz edilen türlerin yakın akrabalığını ayırt etmeyen atasal ortak özelliktir.

  • Ortak ata

    İki ya da daha fazla soyun geçmişte paylaştığı atasal popülasyon veya türdür.

  • Matriks eksiltme yöntemi

    En yakın grupları birleştirip onların diğer gruplara uzaklıklarını yeniden hesaplayarak matriksi aşamalı daraltma yöntemidir.

  • Aritmetik ortalama

    İki ya da daha fazla değerin toplamının değer sayısına bölünmesiyle elde edilen ortalama değerdir.

  • Maksimum parsimoni

    Birden fazla filogenetik ağaç arasında en az evrimsel değişim gerektiren ağacı daha olası kabul eden ilkedir.

  • Evrimsel değişim

    Bir özellikte, gen dizisinde ya da soy hattında zaman içinde meydana gelen kalıtsal değişimdir.

  • Moleküler analiz

    DNA ya da gen dizilerindeki farklılıkları kullanarak evrimsel ilişkileri inceleyen analizdir.

  • DNA dizisi

    Bir organizmanın genetik materyalindeki nükleotitlerin sıralanışıdır.

  • Gen dizisi

    Belirli bir gen bölgesindeki nükleotitlerin sırasıdır.

  • Homoplazi

    Benzer özelliklerin ortak atadan gelmeden bağımsız olarak ortaya çıktığı evrimsel durumdur.

  • Yakınsak evrim

    Akrabalığı yakın olmayan soyların benzer çevresel baskılar altında benzer özellikler geliştirmesidir.

  • Paralel evrim

    Yakın akraba ya da benzer gelişimsel altyapıya sahip soyların bağımsız olarak benzer özellikler evrimleştirmesidir.

  • Adaptif radyasyon

    Bir soyun farklı ekolojik nişlere uyum sağlayarak kısa sürede çok sayıda farklı forma ayrılmasıdır.

  • Hızlı evrim

    Evrimsel değişimlerin görece kısa zaman aralıklarında gerçekleşmesi durumudur.

  • Adli bilimler

    Bilimsel yöntemlerin hukuki olayların ve suçların araştırılmasında kullanıldığı alandır.

  • HIV

    İnsan bağışıklık yetmezliği virüsü olup videoda filogenetik analizle bulaş zinciri araştırılan virüs olarak geçer.

  • Virüs DNA dizilimi

    Virüs örneklerinin genetik dizilerinin belirlenerek karşılaştırılmasıdır.

  • Nükleotit

    DNA ve RNA'nın A, C, G ve T/U gibi bazları içeren temel yapı birimidir.

  • Mutasyon

    Genetik dizide meydana gelen kalıtsal değişikliktir.

  • Sinonim mutasyon

    Kodon değişse bile üretilen aminoasidin değişmediği eş anlamlı mutasyondur.

  • Eş anlamlı mutasyon

    Genetik kod değişikliğinin protein dizisindeki aminoasidi değiştirmediği mutasyon tipidir.

  • Kodon

    Bir aminoasidi veya dur sinyalini kodlayan üç nükleotitlik genetik kod birimidir.

  • Baz çifti

    DNA'da karşılıklı iki zincirde eşleşen nükleotit çiftidir.

  • Aminoasit

    Proteinlerin yapı taşı olan organik moleküldür.

  • Seçilim baskısı

    Belirli genetik veya fenotipik özelliklerin popülasyonda artmasına ya da azalmasına neden olan evrimsel baskıdır.

  • Sabitlenme

    Bir genetik varyantın popülasyondaki tüm bireylerde bulunur hale gelmesidir.

  • Mitokondriyal DNA

    Mitokondrilerde bulunan ve çekirdek DNA'sından farklı kalıtım ve mutasyon özellikleri gösterebilen DNA'dır.

  • Çekirdek geni

    Hücre çekirdeğinde bulunan DNA üzerindeki genlerdir.

  • Türleşme

    Popülasyonların evrimsel süreçlerle birbirinden ayrılarak farklı türlere dönüşmesidir.

  • Gen soyağacı

    Belirli gen dizilerinin evrimsel geçmişini ve akrabalık ilişkilerini gösteren ağaçtır.

  • Örnekleme

    Bilimsel analiz için çok sayıda birey, gen ya da veri noktasından temsil edici veri toplama işlemidir.

  • Tamamlanmamış soy hattı dizilimi

    Türleşme sırasında atasal gen varyantlarının soylar arasında net biçimde ayrılmaması nedeniyle gen ağaçlarının tür ağacıyla uyuşmaması durumudur.

  • Popülasyon

    Aynı türden bireylerin belirli bir bölgede yaşayan ve gen alışverişi yapabilen grubudur.

  • Gen akışı

    Bireylerin göçü ya da çiftleşmesi yoluyla genlerin popülasyonlar arasında taşınmasıdır.

  • Göç

    Bireylerin bir popülasyondan diğerine hareket ederek genetik karışıma katkı sağlamasıdır.

  • Hibridizasyon

    Farklı tür ya da soyların çiftleşerek hibrit bireyler oluşturmasıdır.

  • Homo sapiens

    Modern insan türünün bilimsel adıdır.

  • Neandertal

    Modern insanlarla çiftleştiği bilinen soyu tükenmiş insan akrabasıdır.

  • Hibrit

    Farklı tür ya da soyların çiftleşmesiyle oluşan bireydir.

  • Yatay gen transferi

    Genlerin ebeveynden yavruya dikey aktarım dışında farklı türler veya soylar arasında taşınmasıdır.

  • Dikey gen aktarımı

    Genlerin anne ve babadan yavruya aktarılmasıdır.

  • Parazitik bitki

    Başka bitkilerin dokularına nüfuz ederek onlardan beslenen ve bazen gen aktarımına aracılık edebilen bitkidir.

  • Gen çoğalması

    Bir genin kopyalanarak genomda birden fazla kopya oluşturmasıdır.

  • Gen kopyası

    Gen çoğalması sonucunda oluşan aynı kökenli genlerden biridir.

  • Kladogenez

    Dallanma yoluyla farklı türlerin oluşmasıdır.

  • Anagenez

    Bir tür ya da popülasyonun dallanmadan kendi içinde evrimsel olarak değişmesidir.

  • Monofiletik grup

    Ortak atayı ve o atadan gelen bütün torun türleri içeren gruptur.

  • Parafiletik grup

    Ortak atayı ve onun torunlarının bir kısmını içerip tüm torun türleri kapsamayan gruptur.

  • Polifiletik grup

    Farklı ortak atalardan gelen türleri tek bir grup gibi gösteren sınıflandırmadır.

  • Prokaryot

    Bakteri ve arkeler gibi çekirdeksiz hücresel organizmalar için kullanılan pratik ama filogenetik açıdan parafiletik olabilen terimdir.

  • Bakteri

    Prokaryotik canlılardan biri olan ve videoda hem sınıflandırma hem yatay gen transferi bağlamında geçen canlı grubudur.

  • Arke

    Prokaryotik canlılardan biri olan ve ökaryotlarla akrabalık ilişkisi bağlamında tartışılan canlı grubudur.

  • Ökaryot

    Çekirdeğe sahip hücrelerden oluşan canlı grubudur.

  • Evrimsel şablon

    Ortak atadan gelen temel yapı planının farklı soy ve işlevlerde değişmiş biçimlerde görülmesidir.

  • Tetrapod

    Dört üyeli omurgalılar grubudur.

  • Humerus

    Ön üyede üst kol kemiği olarak bulunan tetrapod uzuv kemiğidir.

  • Radius

    Ön kol kemiklerinden biridir.

  • Ulna

    Ön kol kemiklerinden biridir.

  • Karpaller

    Bilek kemikleridir.

  • Metakarpaller

    El tarak kemikleridir.

  • Parmak kemikleri

    El veya ayak parmaklarını oluşturan kemiklerdir.

  • Homoloji

    Aynı atasal yapıdan türeyen ancak farklı canlılarda farklı işlevler kazanabilen benzerliktir.

  • Tutucu karakter

    Uzun evrimsel zaman boyunca çok az değişerek korunan özelliktir.

  • Parietal organ

    Bazı sürüngenlerde ışığı algılayan üçüncü göz benzeri yapıdır.

  • Epifiz bezi

    İnsanda parietal organ kalıntısıyla ilişkilendirilen bezdir.

  • Mozaik evrim

    Farklı vücut karakterlerinin farklı hızlarda evrimleşmesi durumudur.

  • Mozaik tür

    Vücudunda farklı hızlarda evrimleşmiş karakterler bulunduran türdür.

  • Embriyolojik süreç

    Canlının erken gelişim dönemlerinde gerçekleşen ve evrimsel izler taşıyabilen gelişim aşamalarıdır.

  • Embriyo

    Canlının erken gelişim evresindeki halidir.

  • Heterokroni

    Gelişimsel olayların zamanlamasında ya da hızında meydana gelen evrimsel değişimdir.

  • Neoteni

    Yavru ya da larva özelliklerinin yetişkin bireyde korunmasıyla ilişkili gelişimsel evrim durumudur.

  • Larva özelliği

    Canlının erken gelişim evresine ait olup bazı türlerde yetişkinlikte korunabilen özelliktir.

  • Allometri

    Vücudun belirli bir bölümünün diğer bölümlere göre orantısız biçimde büyümesi ya da gelişmesidir.

  • Heterotopi

    Bir organın normalde bulunmaması gereken bir yerde ortaya çıkmasıdır.

  • Fosil kaydı

    Geçmiş canlılara ait kalıntıların evrimsel değişimleri izlemek için kullanıldığı jeolojik kayıttır.

  • Ara tür

    Geçişler arasındaki özellikleri temsil eden, doğrudan ata-torun olmak zorunda olmayan türdür.

  • Varyasyon

    Aynı tür içindeki bireyler arasında görülen özellik farklılıklarıdır.

  • Galapagos ispinozları

    Gaga yapıları ve beslenme farklılaşmalarıyla evrimsel süreçlere örnek olarak verilen kuş grubudur.

  • Birlikte evrim

    Birbirleriyle ekolojik ilişki içindeki canlıların karşılıklı olarak evrimleşmesidir.

  • Afit

    Videoda birlikte yaşadığı bakterilerle filogenetik ağaç uyumu örneği verilen böcek grubudur.

  • Coğrafi veri

    Canlıların dağılımı ve yer şekillerinin evrimsel analizlerle karşılaştırılmasında kullanılan mekansal bilgidir.

  • Jeolojik süreç

    Adaların oluşması ve yaşlanması gibi yeryüzünün zaman içindeki fiziksel değişim süreçleridir.

Doğru Bilinen Yanlışlar

  • Filogenetik analizlerin yalnızca dış görünüşe bakarak güvenilir biçimde yapılabileceği yanılgısı
  • Birbirine benzeyen canlıların mutlaka yakın akraba olduğu yanılgısı
  • Bir özelliğin tüm analiz bağlamlarında her zaman sinapomorfi ya da simpleziomorfi olduğu yanılgısı
  • Ortak atadan gelen her ortak özelliğin yakın akrabalığı ayırt etmekte kullanılabileceği yanılgısı
  • Bir özelliğin yokluğunun evrimsel olarak anlamsız olduğu yanılgısı
  • En benzer ağacın her zaman kesin doğru ağaç olduğu yanılgısı
  • Maksimum parsimoniyle seçilen ağacın kesin bilgi verdiği yanılgısı
  • Az sayıda türle elle yapılan analizlerin büyük veri kümeleri için yeterli olabileceği yanılgısı
  • DNA dizilerinin her zaman açık ve hatasız filogenetik sonuç verdiği yanılgısı
  • Aynı nükleotit durumunun hiç değişim yaşanmadığını kesin olarak gösterdiği yanılgısı
  • Her mutasyonun aynı miktarda biyolojik değişim yarattığı yanılgısı
  • Tek bir genin tüm türlerin gerçek evrimsel geçmişini güvenilir biçimde temsil edebileceği yanılgısı
  • Az sayıda bireyle yapılan genetik analizlerin yeterli olduğu yanılgısı
  • Türleşmenin ağaçlarda gösterildiği kadar temiz, ani ve tamamen ayrı dallar halinde gerçekleştiği yanılgısı
  • Hibrit bireylerin her zaman verimsiz olduğu yanılgısı
  • Genlerin yalnızca anne ve babadan çocuğa dikey olarak aktarıldığı yanılgısı
  • Gen çoğalmalarının filogenetik analizleri etkilemeyeceği yanılgısı
  • Parafiletik ya da polifiletik grupların evrimsel ilişkileri her zaman doğru yansıttığı yanılgısı
  • Ara türlerin mutlaka doğrudan bir türün diğerine dönüşmüş hali olması gerektiği yanılgısı
  • Aynı tür içindeki dış görünüş varyasyonunun ihmal edilebilir olduğu yanılgısı
  • Evrimsel biyologların canlıları önceden belirlenmiş fikirlere uydurmaya çalıştığı yanılgısı
  • Süzülen memeliler veya uçan sincaplardaki benzer kanat benzeri yapıların tek bir ortak atadan gelmek zorunda olduğu yanılgısı

Sorular

  • Filogenetik ağaç nasıl oluşturulur?
  • Karakter matriksi nedir ve nasıl hazırlanır?
  • Fenetik analiz ile kladistik analiz arasındaki fark nedir?
  • Dış grup filogenetik analizde neden kullanılır?
  • Sinapomorfi nedir?
  • Simpleziomorfi nedir?
  • Sinapomorfi ve simpleziomorfi neden bağlama göre değişir?
  • Bir özellik yokluğu evrimsel olarak anlamlı olabilir mi?
  • Matriks eksiltme yöntemi nasıl çalışır?
  • Birden fazla olası ağaç çıktığında hangisi seçilir?
  • Maksimum parsimoni ilkesi nedir?
  • Filogenetik ağaçlarda evrimsel değişimler nasıl gösterilir?
  • Filogenetik analizlerde bilgisayarlar neden gereklidir?
  • Tür sayısı arttıkça olası ağaç sayısı neden hızla artar?
  • DNA dizileriyle filogenetik ağaç nasıl kurulur?
  • Homoplazi filogenetik analizleri nasıl zorlaştırır?
  • Yakınsak evrim ve paralel evrim nasıl ayırt edilir?
  • Benzer dış görünüş neden her zaman yakın akrabalık anlamına gelmez?
  • Moleküler mutasyonlar filogenetik analizleri nasıl karıştırabilir?
  • Sinonim mutasyonlar neden bazı gen bölgelerinde hızlı birikir?
  • Mitokondriyal DNA analizleri neden farklı sonuçlar verebilir?
  • Hızlı türleşme filogenetik çözünürlüğü neden azaltır?
  • Genetik analizlerle fiziksel özellik analizleri neden uyuşmayabilir?
  • Örnekleme filogenetik analizlerde neden önemlidir?
  • Tamamlanmamış soy hattı dizilimi nedir?
  • Gen akışı filogenetik ağaçları nasıl etkiler?
  • Hibridizasyon evrimsel analizlerde neden sorun yaratır?
  • Yatay gen transferi tek gen analizlerini neden yanıltabilir?
  • Gen çoğalmaları akrabalık ilişkilerini nasıl yanlış gösterebilir?
  • Kladogenez ve anagenez arasındaki fark nedir?
  • Monofiletik, parafiletik ve polifiletik gruplar nedir?
  • Prokaryot terimi neden parafiletik olabilir?
  • Homoloji ve homoplazi arasındaki fark nedir?
  • Tetrapod uzuvları ortak atasal şablonu nasıl gösterir?
  • Tutucu karakterler nelerdir?
  • Mozaik evrim nedir?
  • Embriyolojik benzerlikler evrime nasıl kanıt sağlar?
  • Heterokroni, neoteni, allometri ve heterotopi nedir?
  • Ara tür kavramı ne anlama gelir?
  • Galapagos ispinozları evrimsel süreçleri nasıl gösterir?
  • Birlikte evrim filogenetik ağaçlarla nasıl test edilir?
  • Coğrafi ve jeolojik veriler filogenetik analizleri nasıl destekler?
  • Adli bilimlerde filogenetik analiz nasıl kullanılabilir?

Ön Bilgiler

  • Temel evrim kuramı bilgisi
  • Ortak ata ve soy hattı kavramlarını bilmek
  • Tür ve popülasyon kavramlarını bilmek
  • Doğal seçilim ve seçilim baskısı hakkında temel bilgi
  • Filogenetik ağaçların nasıl okunduğunu bilmek
  • Karakter ve özellik kavramlarını anlamak
  • Temel genetik bilgisi
  • DNA, gen, nükleotit ve mutasyon kavramlarını bilmek
  • Kodon ve aminoasit ilişkisini anlamak
  • Moleküler biyolojiye giriş düzeyinde aşinalık
  • Fosil kayıtlarının evrimsel analizde nasıl kullanıldığını bilmek
  • Sınıflandırma ve taksonomiye giriş bilgisi
  • Basit tablo ve matriks okuma becerisi
  • Aritmetik ortalama hesaplama bilgisi
  • Bilimsel hipotezleri farklı veri türleriyle test etme mantığı
  • Popülasyonlar arası gen akışı fikrine aşinalık
  • Embriyonik gelişim ve gelişimsel zamanlama hakkında temel bilgi
  • Jeolojik zaman ve ada oluşumu gibi temel jeoloji bilgisi

Tarihsel Bağlam

  • Florida'da 1990'lı yıllarda bazı hastalarda HIV görülmesi ve hastaların dişçilerinden şüphelenmesi
  • Hastalardan ve dişçiden örnekler alınarak virüs DNA dizilimlerinin karşılaştırılması
  • Filogenetik analizle belirli bir hasta grubundaki virüslerin ortak atasının dişçiyle çalışılan döneme denk gelmesi
  • Homo sapiens ile Neandertallerin çiftleşmiş olduğunun belirtilmesi
  • Tetrapod uzuv şablonunun farklı soylar boyunca uçuş, yüzme, kazma ve tutma gibi işlevlere uyarlanması
  • Havai Adaları'nın jeolojik süreçlerle sırayla oluşması ve canlı soylarının bu sırayla uyumlu dallanma deseni göstermesi
  • 1990'lı yıllar
  • Uzun evrimsel periyotlar
  • Erken embriyo dönemleri
  • Sudan karaya geçiş süreci
  • İnsan evrimi süreci
  • Adaların jeolojik oluşum ve yaşlanma süreçleri

Söz takipçisi

Bu Videodaki Sözler

Bu videoda verilenler

Filogeni ve klasik sınıflandırma sistemi arasındaki farklar; evrimsel yolaklar, şablonlar, yakınsak evrim, adaptif radyasyon ve hızlı evrim konuları

Filogeni ve klasik sınıflandırma sistemi arasındaki farklara da bakacağız. Evrimsel yolaklar, şablonlar, yakınsak evrim, adaptif radyasyon ve hızlı evrim gibi konuları göreceğiz.

Bu videoyla tutulanlar

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.

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.

Sinapomorfi kavramının kladistik analiz bölümünde açıklanması

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