Məlumat

Heyvan nümunələri DNT-də necə kodlanır?


Argusianus argus qırqovulunun (aşağıda göstərilmişdir) tüklərindəki naxışları görəndən sonra mənə maraqlıdır ki, konkret quş üçün nümunəni kodlayan məlumat haradadır və bu məlumat hansı formadadır?

Aşağıdakı quşda bir dairədə gradient nümunəsi, dalğalı zolaqlar, ləkələr, çox yumşaq bir kostik və ya bal daranmış naxış və başqaları var.

Məni həm müəyyən bir quşda bu nümunənin əmələ gəlməsi prosesi (hansı zülalların nə etdiyi), həm də bu prosesi nəyin əlaqələndirdiyi (DNT-də bu zülalları idarə edən) maraqlanıram.

Məsələn, bəzi təxminlər: ola bilsin ki, hər bir orqanizmdə bəzi təsadüfi toxum kodlaşdırılıb və bu, hüceyrə avtomat tipli mexanizm vasitəsilə naxışların təsadüfi, lakin hər bir tükdə təkrar istehsal oluna bilən bəzi zülalların ilkin şərtlərini müəyyən edir (mən hesab edirəm ki, bu, reaksiya diffuziya ideyası). Başqa bir ehtimal odur ki, naxışdakı məlumat hansısa bir şəkildə piksel-müdrik (dəli!), JPEG üslubunda DCT əsasında, JPEG-2000 üslubunda dalğalet əsasında, gabor əsasında, bəzi neyron şəbəkəsinin dərin təsvirindən kodlaşdırılıb. , ya da başqa bir şey.

Hər hansı bir fikir və bağlantılar yüksək qiymətləndiriləcəkdir.


Mədəniyyət DNT-də kodlaşdırıla bilər

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Bu məqaləni yenidən nəzərdən keçirmək üçün Profilimə daxil olun, sonra Saxlanmış hekayələrə baxın.

Valideynlər uşaqlarına sağ qalmaq üçün lazım olacaq şeyləri öyrətdikləri üçün heyvanlar aləmində bilik birbaşa nəsildən-nəslə ötürülür. Ancaq yeni bir araşdırma göstərdi ki, zəncir qırılanda belə, təbiət bəzən bir yol tapır.

Mürəkkəb arvadbazlıq mahnılarını adətən atalarından öyrənən zebra ispinozları bir neçə nəsildən sonra kortəbii olaraq eyni mahnıları tək başına inkişaf etdirdilər.

"Biz aşkar etdik ki, bu halda mədəniyyət demək olar ki, genomda kodlaşdırılıb" - Nyu Yorkdakı Cold Spring Harbor Laboratoriyasından Partha Mitra, bir araşdırmanın həmmüəllifi dedi. Təbiət bazar günü.

Quşlar, insanların dillər, rəqslər, mətbəx və digər mədəni elementlər üçün etdiyi kimi, sosial qarşılıqlı əlaqə vasitəsilə nəğmələrini ötürür. Quşlar və insanlar aydın şəkildə fərqli təkamül yollarını izləmiş olsalar da, quş nəğməsi mədəniyyəti hələ də insan mədəniyyəti nəzəriyyələrini məlumatlandıra bilər.

Normalda erkək ispinozlar mürəkkəb arvadbazlıq mahnılarını (MP3) əmi və atalarından öyrənirlər. Ancaq ətrafda vokal rol modelləri yoxdursa, mahnı ənənəvi mahnıdan kənara çıxacaq və dişi ispinoz qulaqlarına qarşı sərt olacaq (MP3). Deməli, hər bir quş öz atalarından və ya əmilərindən öyrənməlidir, onlar atalarından öyrəndikləri kimi və s.

"Bu, klassik "toyuq və yumurta" tapmacasıdır" dedi Mitra. "Öyrənmək oğlunun atasının mahnısını necə kopyaladığını izah edə bilər, lakin bu, atanın mahnısının mənşəyini izah etmir."

Mitranın komandası təcrid olunmuş bir quş öz koloniyasını böyütsə nə olacağını öyrənmək istəyirdi. Gözlənildiyi kimi, səs keçirməyən qutularda böyüdülən quşlar kakofonik mahnılar oxumaq üçün böyüyüblər.

Lakin sonra elm adamları təcrid olunmuş quşların yeni yumurta balalarına səs dərsləri verməyə icazə verdilər. Onlar tapdılar ki, gənc kişilər mahnıları təqlid edirlər, lakin onlar onları bir az düzəldərək quruluşu vəhşi təbiətdə oxunan mahnıların quruluşuna yaxınlaşdırdılar. Bu quşlar böyüyüb tərbiyəçi olduqdan sonra onların şagirdlərinin nəğməsi düzəlişlərlə uyğunlaşmağa davam edir.

Üç-dörd nəsil keçdikdən sonra müəllimlər normal səslənən mahnıları bağlayan gənc ispinozlar istehsal edirdilər.

Aşağıdakı irəliləyişləri dinləyə bilərsiniz, lakin unutmayın ki, dişi ispinozlar üçün vacib olan elementlər – döyünmələrin müddəti, səsin yüksəlməsi və enməsi – öyrədilməmiş insan qulağının qəbul etməsi çətin ola bilər. (QuickTime bunlar üçün ən yaxşı işləyir)

  • təcrid olunmuş quşlar (MP3)
  • birinci nəsil (MP3)
  • ikinci nəsil (MP3)
  • üçüncü nəsil (MP3)
  • dördüncü nəsil (MP3)
  • çöl quşları (MP3, MP3)

Nyu York Şəhər Kollecinin aparıcı müəllifi Olqa Fehér, "Hər şey çox sürətlə baş verdi və koloniya ilə təkbətək repetitorluq mühiti arasında çox az fərq var idi" dedi. “Beləliklə, proses olduqca mürəkkəbdir. Və maraqlısı o idi ki, onlar yalnız bir nəsildə bu qədər yaxınlaşa bilirdilər, ona görə də fenotipin yaranması üçün üç-dörd nəsil lazım idi.”

"Mahnı mədəniyyəti bir neçə nəslin keçməsinə imkan verərsə, sanki yumurtadan yarana bilər" dedi Mitra. "Oxşar şəkildə, biz də 'dillərimizi inkişaf etdirə bilərik."

Dünyada təxminən 6000 müxtəlif dil olmasına baxmayaraq, onların hamısı müəyyən struktur və sintaktik elementləri bölüşür. Hətta 1970-ci illərdə Nikaraquada kar məktəb uşaqları arasında olduğu kimi, dil kortəbii şəkildə yarandıqda belə, bu stereotip insan dili xüsusiyyətlərinə riayət edir.

Sent-Endryus Universitetində təkamülçü bioloq və koqnitiv alim Tecumseh Fitch bildirib ki, tədqiqatın nəticələri dildən başqa mədəniyyətlə ötürülən sistemlərə də təsir göstərə bilər.

"Biz həm quşların nəğməsi, həm də insan mədəniyyəti, xüsusən də dil, lakin insan mədəniyyətinin digər aspektləri, o cümlədən musiqi, mətbəx, rəqs üslubları, rituallar, texnoloji nailiyyətlər, geyim üslubları, dulusçuluq bəzəkləri və bir çox başqa aspektlər haqqında eyni mənada düşünə bilərik" dedi. Mədəni yolla ötürülən bu sistemlərin hamısı biologiya süzgəcindən keçməlidir.

"Bütün müxtəlif insan mədəniyyətlərinə baxın" dedi Mitra. "Onlar fərqlidirlər, lakin onların hamısı müəyyən məhdudiyyətlər daxilindədir, ona görə də bu fərqlər genetik deyil. Ancaq indi şimpanze mədəniyyəti ilə müqayisə edin - əsas fərqlər var. Bu mədəniyyətlər arasındakı imkanlar biologiya ilə məhdudlaşır."

Mitra etiraf edir ki, quş mədəniyyəti ilə insan mədəniyyəti arasında oxşarlıqlar zəifdir. “Ancaq oxşarlıqlar var. Mədəniyyət sadəcə öyrənilmiş davranışlardır. Həvəsləndirici ssenari budur ki, insan körpələrini mədəniyyətdən təcrid etsəniz, onları bir adaya qoysanız və bir neçə nəsildən sonra geri qayıtsanız, onların mədəniyyəti necə olardı? Onların hansı dilləri olardı? Hansı siyasət inkişaf edəcək?"

Yəqin ki, bu təcrübə yaxın gələcəkdə baş tutmayacaq. Bu arada Fitch deyir ki, biz nəğmə quşlarından həm nəzəri, həm də mexaniki səviyyədə insan mədəniyyəti haqqında dəyərli dərslər öyrənə bilərik.

"Sosial öyrənmə ikisi arasında paylaşılır və nəğmə quşları yaxşı başa düşülən və eksperimental olaraq idarə edilə bilən bir sistemdir", dedi. "Bu bioloji əsaslandırılmış tədqiqatlar bizi bu gün sosial elmlərdə hökmranlıq edən yorğun "təbiətlə tərbiyə" və ya "biologiyaya qarşı mədəniyyət" dixotomiyalarından kənara çıxaracaq."

Sitat: Olga Feher*, Haibin Wang, Sigal Saar, Partha P. Mitra və Ofer Tchernichovski. "De novo zebra ispinozunda vəhşi tipli mahnı mədəniyyətinin yaradılması." Təbiət, 3 may 2009-cu il tarixində çapdan əvvəl onlayn nəşr edilmişdir.*


Mücərrəd

Şerlok Holms deyirdi ki, "xırda şeylərin sonsuz dərəcədə ən vacib olması mənim çoxdan aksiomum olub", lakin belə kiçik bir şeyin, DNT molekulunun cinayətə qarşı çoxşaxəli mübarizədə bəlkə də ən güclü tək vasitə ola biləcəyini heç təsəvvür etmirdim. . DNT barmaq izinin inkişafından 20 il sonra məhkəmə DNT analizi şübhəlilərin məhkum edilməsi və ya bəraət qazanması və cinayətlərin, qəzaların və fəlakətlərin qurbanlarının müəyyən edilməsinin açarıdır, molekulyar genetikada, statistikada və kütləvi kəşfiyyatdan istifadədə innovativ metodların inkişafına təkan verir. verilənlər bazaları.


Chordata və Hemichordata

Nəşr edilmiş 87 tam metazoan mtDNT ardıcıllığından 58-i xordalılardan, bunların ikisindən başqa hamısı onurğalılardandır. Cədvəl 2-də bu 58 növün siyahısı verilmişdir. Ulduzsuz sadalanan 44 növ, 37 genin hamısının eyni düzülüşünə sahibdir. Buraya daxil etmək mümkün olmayan çox sayda yüzlərlə digər onurğalı növləri bu ümumi onurğalı aranjımanı ilə eyni olan qısa bölgələr üçün nümunələr götürülmüşdür (bunların çoxunu burada tapa bilərsiniz: www.biology.lsa.umich.edu/∼jboore).

Şəkil 1A, ibtidai sefalokordat ilə birlikdə bu ümumi onurğalı gen quruluşunu təsvir edir. Branxiostoma (“amfioxus”) ( 32, 33). Gen düzülüşü Branxiostoma Ümumi onurğalıların düzülüşündən yalnız dörd tRNT geninin yerində fərqlənir: F, G, MN (şəkil 1A-da ulduzla işarələnmişdir). Chordata (Vertebrata plus Cephalochordata) üçün ibtidai gen quruluşunun daha çox adi onurğalı quruluşuna, yoxsa daha çox oxşar olduğunu müəyyən etmək üçün Branxiostoma, daha az əlaqəli taksonların tənzimləmələri ilə müqayisə etmək olar. -nin mövqeyi F ümumi onurğalıların düzülüşündə və exinodermlərin mtDNT-lərində (şək. 2) və onların mövqelərində oxşardır. GM ümumi düzülüşdə və bir çox buğumayaqlıların mtDNT-sində eynidirlər (şək. 3), buna görə də ən təfərrüatlı şərh ondan ibarətdir ki, xordata üçün bu tRNT genlərinin ibtidai düzülüşü, sonradan müstəqil yerdəyişmələrlə ümumi onurğalılar düzülüşü ilə eynidir. mövqe tutmaları ilə nəticələnir Branxiostoma mtDNT. mövqeyindən bəri N in Branxiostoma mtDNT hemichordat ilə eynidir Balanoglossus mtDNA (34), bu xordatın ibtidai vəziyyəti olmalıdır, onun translokasiyası ilə N -W- A - C - Y üçün W- A - N - C - Y onurğalıların dibində meydana gəlir (32).

Cədvəl 2-də ulduz işarələri ilə qeyd olunduğu və Şəkil 1-də təsvir olunduğu kimi, bir neçə kordalı nəsillərdə kiçik miqyaslı yenidən qurulmalara rast gəlinmişdir. Bu halların hər birində bir gen (yəni kodlaşdırılmayan bölgədən başqa, aşağıya bax) yenidən təşkili paylaşılır, bu, təkamül əlaqələrinin etibarlı bir göstəricisidir, baxmayaraq ki, bu xüsusi əlaqələr ümumiyyətlə mübahisəli deyil.

Dəniz çırağının (35) translokasiyası var E -Cytb və kodlaşdırılmayan bölgələrin yerlərindəki dəyişikliklər. Bu tənzimləmənin onurğalılar üçün ibtidai vəziyyət olub-olmaması əvvəlcə aydın deyildi, lakin sonrakı qrup müqayisələri inandırıcı şəkildə göstərir ki, bu, daha doğrusu, dəniz çırağı üçün törəmədir (yuxarıya bax). Bir neçə marsupial (36-38) də kiçik miqyaslı dəyişikliyə, ortaq, törəmə yenidən təşkilinə malikdir. W- A - N - C - Y üçün A - C -W- N - Y . Bu monotremdə (39) və ya evteriya məməlilərində tapılmır.

Tam mitoxondrial gen düzülüşü müəyyən edilmiş xordatlar

Ulduz işarəsi ilə işarələnmiş 14 gen istisna olmaqla, bütün növlər 37 mitoxondrial genin eyni düzülüşünə malikdir. Verilənlər bazasına qoşulma nömrələri mötərizədə verilmişdir. Xüsusi sapmalar üçün Şəkil 1-ə baxın.

Tam mitoxondrial gen düzülüşü müəyyən edilmiş xordatlar

Ulduz işarəsi ilə işarələnmiş 14 gen istisna olmaqla, bütün növlər 37 mitoxondrial genin eyni düzülüşünə malikdir. Verilənlər bazasına qoşulma nömrələri mötərizədə verilmişdir. Xüsusi sapmalar üçün Şəkil 1-ə baxın.

Bir neçə sürünən kiçik miqyaslı, unikal yenidən quruluşa malikdir. Texas kor ilanının ( 40), bir translokasiyası var Q digər tədqiq edilmiş sürünənlər tərəfindən paylaşılmır. Amfisbənli sürünən, Bipes, müstəqil surətinə malikdir T- P ardınca bu tRNA-lardan birinin psevdojenə degenerasiyası (aşağıda daha çox bax) (41). Bir neçə akrodont və agamid sürünənlər arasında mövqe mübadiləsi paylaşılır IQ (42, 43). Alliqator (44) və duzlu su timsahı (45) kodlaşdırılmayan bölgənin mübadiləsini bölüşür və F və bu timsah timsah, kayman (40) və bir neçə squamat sürünən (40) ilə mövqe mübadiləsini bölüşür. S(AGY)H.

Bir çox quş bloklar arasında mövqe mübadiləsini bölüşür Cytb-T- PND6 - E ( 46-53) ( Cədvəl 2 Şək. 1A). Bundan əlavə, bu yaxınlarda aparılan bir araşdırma (54) böyük kodlaşdırılmayan bölgənin yerində fərqlənən quş mtDNA-larının (“gen sifarişi B” və “gen sifarişi C” adlandırılan) iki tənzimləməsini müəyyən etdi. Bu, beş tam mtDNT ardıcıllığına əsaslanır (Rhea, AythyaVidua gen sırasına malik B və FalcoSmithornis gen sırasına malik olan C) və 16 sıranı təmsil edən bir çox növlərin qısa fraqmentlərinin nümunəsi. Bu iki gen tənzimləməsi digər növ məlumatlardan əldə edilən filogenetik ağac üzərində qurulduqda, aydın olur ki, C gen sırasının bir neçə konvergent, müstəqil mənşəli olmalıdır. Bu, Şəkil 1C-də təklif olunan modeli təklif edir. Cytb-T- PND6 - E böyük kodlaşdırılmayan bölgənin təkrarlanması ilə müşayiət olundu. Bu kodlaşdırılmayan bölgələrdən birinin və ya digərinin təsadüfi itirilməsi, quşlar arasında tapılan vəziyyətlərdən hər hansı birini meydana gətirə bilərdi. Bu modeli dəstəkləmək, təkrarlanan kodlaşdırılmayan bölgələrin ümumiliyidir [məs. mtDNA-larında Tuatara ( 45) və bir neçə ilanın ( 40, 55, 56)] və arasında ikincili kodlaşdırılmayan bölgənin olması. EF C gen sırasına malik quşlarda (B gen sırasının tək kodlaşdırılmayan bölgəsinin yeri). Müəlliflər bunu "nəzarət bölgəsi"ndən fərqləndirmək üçün "kodlaşdırılmayan" üçün "nc" kimi təyin etsələr də, buna təkrar nəzarət bölgəsinin degenerativ izi kimi baxmaq daha düzgün ola bilər. Buna görə də Şəkil 1 onu yalançı kimi təyin edir - nəzarət bölgəsi. Bu fikir bu bölgənin ardıcıllığının müəyyən edildiyi iki növün növlərarası oxşarlıq göstərmədiyini (sanki onlar müstəqil degenerasiya yollarının nəticəsidir) və hallardan birində (Smithornis), təyin edilmiş “nc” və “nəzarət bölgəsi” arasında əsaslı ardıcıllıq oxşarlığı var.

Onların ən yaxın qohumu olan timsah bu yenidən təşkili bölüşməsə də (45), tuatara iki böyük kodlaşdırılmayan bölgəyə malikdir, biri quşlarda, digəri isə adi onurğalılarda olduğu kimi eyni nisbi vəziyyətdədir. tənzimləmə ( 45, 57). Bu, quşların sürünənlərdən ayrılmasından əvvəl baş vermiş ilkin yenidən qurulmasının qorunub saxlanmış primitiv xüsusiyyəti ola bilər və ya bu müstəqil nəsillərdə konvergent olaraq baş vermiş ola bilər.

Mitoxondrial genlərin yenidən təşkilinin ən çox istifadə edilən modelində (5, 58), iki və ya daha çox gen ehtiva edən mtDNT-nin bir seqmenti, ola bilsin, replikasiya zamanı sürüşmüş zəncirlə uyğunsuzluq və ya bəlkə də bu dairəvi molekulun replikasiyası zamanı qeyri-müəyyən sonlanma səbəbindən təkrarlanır. (belə ki, yeni yaranan ip öz mənşəyini aşır). İndi fövqəladə genlərin sonrakı təsadüfi itkisi mövqe mübadiləsi ilə nəticələnə bilər (ya da olmaya bilər). Bu model beş ilanda tapılan yenidən qurulmaları izah edə bilər: akamata (55), qərb çıngırtılı ilan, boa, piton və Yapon çuxur gürzəsi ( 56) ( Şəkil 1B). Hamısı bir translokasiyanı paylaşır L(UUR) yuxarı axınından ND1 bitişik mövqeyə Q buraya daxil edilmiş ikinci böyük kodlaşdırılmayan bölgə ilə müşayiət olunur. Çınqıllı ilan və çuxur gürzəsi vəziyyətlərində P burada da var və akamata vəziyyətində də var P pseudogene lakin, heç bir iz P piton və ya boada aydın görünür. Bu tRNT çınqıllı ilandakı ibtidai yerindən əskikdir və burada çuxur gürzəsində psevdogendir, lakin bu bölgə piton və ya boa üçün öyrənilməmişdir. Çuxur gürzəsinin də dublikatı var F, biri ibtidai mövqedə, digəri isə dəyişdirilmiş mövqeyə bitişik L(UUR). Buradakı ibtidai yenidən qurulmanın seqmentin təkrarlanması kimi başladığını fərz etmək cazibədardır. P -(kodlaşdırılmayan bölgə)-F və onun hərəkəti ilə birlikdə L(UUR), arasına IQ. Bu beş ilan quruluşunun hamısı bundan sonra fövqəladə genlərin itirilməsi ilə əldə ediləcəkdir.

(A) Hemichordat üçün mitoxondrial gen təşkili Balanoglossus (34), sefalochordat Branxiostoma (32, 33), xordata üçün ibtidai tənzimləmə, ümumi tapılan onurğalı düzülüşü və bütün müəyyən edilmiş sapmalar olduğu qənaətinə gəldi. Genomlar ixtiyari olaraq seçiləndə qrafik olaraq linearlaşdırılır COI gen. Tam şəkildə təsvir edilməməsinə baxmayaraq, aşağıdakı heyvanlar [(C) ilə işarələnmiş] göstərilən sapmalar istisna olmaqla, ümumi onurğalı düzülüşü ilə eyni olan mitoxondrial gen quruluşlarını tamamilə təyin etmişlər: yeddi quş (48, 52-54) (iki tənzimləmə ilə). kodlaşdırılmayan bölgənin yerində fərqlənir) ( 54), akamata (ilan) ( 55), iki marsupial ( 37, 38), alligator ( 44) və dəniz lamperi ( 35). Digər quşların (46, 47, 49-51, 54) və marsupialların (36) qismən mtDNT ardıcıllığı onların bu sapmaları paylaşdıqlarını göstərir. Bu şəkildəki bütün digər taksonlar üçün (40-43, 45, 56, 57, 59, 144) bütün məlum gen quruluşları göstərilmişdir. Genlər miqyasda çəkilmir və iki serin və iki lösin tRNA-nın tRNT təyinatları istisna olmaqla, mətndə olduğu kimi qısaldılmışdır, bunlar tanınan kodonla fərqlənir: S(AGN), S(UCN), L(CUN)L(UUR) S təyin olunur1, S2, L1 və L2, müvafiq olaraq. Bir-birinə bağlı olmayan gen blokları vəziyyətində, bunların onların faktiki nisbi yerləri olub-olmaması məlum deyil. Kölgəli qutular O ilə əhəmiyyətli kodlaşdırılmayan ardıcıllıqlardırL "yüngül zəncir" (yəni ikinci zəncir) replikasiyasının mənşəyi olduğu ehtimal edilən halları göstərir. Əks istiqaməti göstərmək üçün altı çizilmişlər istisna olmaqla, bütün genlər soldan sağa transkripsiya edilir. Üçün ulduzlar Branxiostoma Yerləri adi onurğalıların düzülüşündən fərqli olan dörd geni qeyd edin (mətnə ​​bax). (B) Ümumi onurğalıların düzülüşü ilə birlikdə beş ilanın qismən gen quruluşu. Bu, bütün bu gen tənzimləmə variasiyalarının blokun primitiv təkrarlanması və köçürülməsi ilə necə izah oluna biləcəyini göstərir. P -(kodlaşdırılmayan bölgə)-F-L(UUR) (hipotetik aralıq) sonra "əlavə" genlərin təsadüfi itkisi (mətnə ​​bax). Kölgəli qutular, homoloji genlərin uyğunlaşdırılmasına kömək etmək üçün ixtiyari olan miqyaslı müxtəlif ölçülü kodlaşdırılmayan bölgələrdir. (C) Quş mtDNT-lərində kodlaşdırılmayan böyük bölgənin zahirən konvergent translokasiyasının model uçotu (54) (mətnə ​​bax). İki fərqli tənzimləmə (gen sifarişləri B və C) təkrarlanan kodlaşdırılmayan bölgələrə malik hipotetik ara məhsul vasitəsilə onurğalılar arasında ümumi tapılanlardan əldə edilə bilər. Arasında kodlaşdırılmayan bölgə EF onu “nəzarət bölgəsinin” degenerasiyaya uğrayan psevdogeni kimi tanımaq üçün Ψ təyin edilmişdir.

(A) Hemichordat üçün mitoxondrial gen təşkili Balanoglossus (34), sefalochordat Branxiostoma (32, 33), xordata üçün ibtidai tənzimləmə, ümumi tapılan onurğalı düzülüşü və müəyyən edilmiş bütün sapmalar olduğu qənaətinə gəldi. Genomlar ixtiyari olaraq seçiləndə qrafik olaraq linearlaşdırılır COI gen. Tam şəkildə təsvir edilməməsinə baxmayaraq, aşağıdakı heyvanlar [(C) ilə işarələnmiş] göstərilən sapmalar istisna olmaqla, ümumi onurğalı düzülüşü ilə eyni olan mitoxondrial gen quruluşlarını tamamilə təyin etmişlər: yeddi quş (48, 52-54) (iki tənzimləmə ilə). kodlaşdırılmayan bölgənin yerində fərqlənir) ( 54), akamata (ilan) ( 55), iki marsupial ( 37, 38), alligator ( 44) və dəniz lamperi ( 35). Digər quşların (46, 47, 49-51, 54) və marsupialların (36) qismən mtDNT ardıcıllığı onların bu sapmaları paylaşdıqlarını göstərir. Bu şəkildəki bütün digər taksonlar üçün (40-43, 45, 56, 57, 59, 144) bütün məlum gen quruluşları göstərilmişdir. Genlər miqyasda çəkilmir və iki serin və iki lösin tRNA-nın tRNT təyinatları istisna olmaqla, mətndə olduğu kimi qısaldılmışdır, bunlar tanınan kodonla fərqlənir: S(AGN), S(UCN), L(CUN)L(UUR) S təyin olunur1, S2, L1 və L2, müvafiq olaraq. Bir-birinə bağlı olmayan gen blokları vəziyyətində, bunların onların faktiki nisbi yerləri olub-olmaması məlum deyil. Kölgəli qutular O ilə əhəmiyyətli kodlaşdırılmayan ardıcıllıqlardırL "yüngül zəncir" (yəni ikinci zəncir) replikasiyasının mənşəyi olduğu ehtimal edilən halları göstərir. Əks istiqaməti göstərmək üçün altı çizilmişlər istisna olmaqla, bütün genlər soldan sağa transkripsiya edilir. Üçün ulduzlar Branxiostoma Yerləri adi onurğalıların düzülüşündən fərqli olan dörd geni qeyd edin (mətnə ​​bax). (B) Ümumi onurğalı düzülüşü ilə birlikdə beş ilanın qismən gen quruluşu. Bu, bütün bu gen tənzimləmə variasiyalarının blokun primitiv təkrarlanması və köçürülməsi ilə necə izah oluna biləcəyini göstərir. P -(kodlaşdırılmayan bölgə)-F-L(UUR) (hipotetik aralıq) sonra "əlavə" genlərin təsadüfi itkisi (mətnə ​​bax). Kölgəli qutular, homoloji genlərin uyğunlaşdırılmasına kömək etmək üçün ixtiyari olan miqyaslı müxtəlif ölçülü kodlaşdırılmayan bölgələrdir. (C) Quş mtDNT-lərində kodlaşdırılmayan böyük bölgənin zahirən konvergent translokasiyasının model uçotu (54) (mətnə ​​bax). İki fərqli tənzimləmə (gen sifarişləri B və C) təkrarlanan kodlaşdırılmayan bölgələrə malik hipotetik ara məhsul vasitəsilə onurğalılar arasında ümumi tapılanlardan əldə edilə bilər. Arasında kodlaşdırılmayan bölgə EF onu “nəzarət bölgəsinin” degenerasiyaya uğrayan psevdogeni kimi tanımaq üçün Ψ təyin edilmişdir.

Bu təkrarlamanın təsadüfi itki modeli üçün ara məhsulun başqa bir mümkün nümunəsi amfisbən sürünənlərinin mtDNT-sindədir. Bipes biporus (41). Bu mtDNA-da T- P arasında təkrarlanır Cytb və böyük qeyri-kodlama bölgəsi və tRNA-lardan birinin qeyri-funksional hala gəldiyi görünür. Ancaq bu vəziyyətdə qalanlardan hər hansı birinin itirilməsi P genlər mübadilə etməkdənsə, orijinal quruluşu bərpa edərdi.

Buğa qurbağasının (59) və düyü qurbağasının (42) yenidən düzülməsinə rast gəlinmir. Ksenop mtDNT (60). Hər birində kodlaşdırılmayan böyük bölgənin oxşar translokasiyası və hərəkəti var L(CUN) tənzimləmələr eyni olmasa da, yaxınlıqdakı mövqeyə. Düyü qurbağası var L(CUN) yanında yerləşir F kodlaşdırılmayan bölgənin primitiv olaraq yerləşdiyi yer. Hər iki qurbağa kodlaşdırılmayan bölgə üçün yeni bir yer paylaşır, bu da ilə bitişikdir L(CUN) öküz qurbağası və psevdogen üçün L(CUN) düyü qurbağasında. Kodlanmayan bölgənin gen translokasiyalarında tez-tez təsirini nəzərə alsaq, yenidən qurulmasının bir rekonstruksiyası onun translokasiyası olacaqdır. L(CUN) kodlaşdırılmayan bölgəyə bitişik mövqeyə, sonra (və ya müşayiət olunan) kodlaşdırılmayan bölgənin təkrarlanması və köçürülməsi və L(CUN) birlikdə, sonra təsadüfi itki L(CUN) genlər, yalnız düyü qurbağası mtDNA psevdogeni saxlayır və öküz qurbağası geni tamamilə itirir.

Xordalı mtDNA-lar arasında müşahidə edilən bütün dəyişikliklər üç kateqoriyaya bölünür: ən yaxın qonşu genlərin və ya seqmentlərin mövqeyində mübadilə replikasiyanın bu və ya digər mənşəyinə yaxın dəyişir, bəzən kodlaşdırılmayan ardıcıllıqların müşayiət olunan dublikasiyası və ya primitiv olaraq bölgəyə yaxın dəyişikliklərlə müşayiət olunur. I- Q -M. Əhəmiyyəti aydın olmasa da, I- Q -M bölgə eyni zamanda buğumayaqlı mtDNA-larda ən mobil olanlardan biri kimi görünür (aşağıya bax), burada kodlaşdırılmayan böyük bölgəyə bitişikdir. Bu, bu yenidən qurulmalara aid edilə bilən akkordatlar üçün bu bölgəyə yaxın ardıcıllıqlar üçün bəzi primitiv funksional əhəmiyyətə işarə edə bilərmi?


Rəqs edən zülal buludları: Sağlamlıqda və Xəstəlikdə Özündən Bozuk Zülallar, B Hissəsi

Mücərrəd

Heyvanların inkişafı zamanı HOX transkripsiya faktorları müxtəlif orqan və əlavələr yaratmaq üçün inkişaf edən toxumaların taleyini müəyyənləşdirir. Bu zülalların gücü heyrətamizdir: HOX zülalının səhv ifadə edilməsi bədənin bir hissəsinin digərinə homeotik çevrilməsinə səbəb olur. İnkişaf zamanı HOX zülalları hüceyrə proliferasiyasını, hüceyrə ölümünü, hüceyrə miqrasiyasını, hüceyrə differensiasiyasını və angiogenezi tənzimləmək üçün zülal qarşılıqlı əlaqəsi, alternativ birləşmə və translasiya sonrası dəyişikliklər vasitəsilə öz hüceyrə kontekstini şərh edir. İnkişaf zamanı HOX zülallarının mutasiyası və/yaxud yanlış ifadəsi ölümcül ola bilsə də, həyati orqanlara uyğun olmayan HOX zülallarında dəyişikliklər sağ qala bilən qüsurlarla nəticələnə bilər. Yetkinlərdə HOX zülallarının mutasiyası və/və ya səhv ifadəsi onların gen tənzimləyici şəbəkələrini pozur, hüceyrə davranışlarını tənzimləyir və artrit və xərçəngə səbəb olur. Molekulyar səviyyədə HOX zülalları DNT bağlayan homeodomain və strukturlaşdırılmamış və ya mahiyyət etibarilə nizamsız zülal ardıcıllığının böyük bölgələrindən ibarətdir. Artrit və xərçəngdə HOX zülallarının əsas rolları HOX zülallarının həm strukturlaşdırılmış, həm də nizamsız bölgələrində bu xəstəliklərlə əlaqəli mutasiyaların əhəmiyyətli funksional təsirlərə malik ola biləcəyini göstərir. Bu anlayışlar fizioloji və patoloji şəraitdə HOX funksiyasını başa düşmək və manipulyasiya etmək üçün kritik olan yeni suallara səbəb olur.


Kompleks Nümunələr Yaratmaq üçün Biologiyadan İstifadə

Müəlliflik hüququ: © 2004 Elmlərin İctimai Kitabxanası. Bu, Creative Commons Attribution Lisenziyasının şərtlərinə əsasən paylanmış açıq girişli məqalədir və orijinal əsərə lazımi sitat gətirmək şərti ilə istənilən mühitdə məhdudiyyətsiz istifadəyə, paylanmağa və təkrar istehsala icazə verir.

Canlı orqanizmlərin xassələrinə dair əsas tədqiqatlarında, Həyat Nədir?, Erwin Schroedinger belə nəticəyə gəldi ki, həyat böyük ölçüdə məlumatın saxlanması və işlənməsindən asılıdır. O, genetik materialın canlı proseslər üçün tələb olunan müxtəlif təlimatları daşıması üçün onun aperiodik kristalda saxlanmasını təklif etdi. Yalnız doqquz il sonra DNT-nin həqiqətən aperiodik bir kristal olduğu və genetik məlumatın bu qeyri-müntəzəm model vasitəsilə ötürüldüyü aydın oldu. Kompüterlər kimi, bioloji sistemlər də məlumatı saxlamaq və problemləri həll etmək üçün dəqiq qaydalar toplusuna və ya alqoritmlərə əməl etmək üçün proqramlaşdırılmışdır. Bu bioloji alqoritmlər hər cür biokimyəvi prosesləri ayrı-ayrı komponentləri kimyəvi cəhətdən dəyişdirərək və yığmaqla mürəkkəb nümunələr və strukturlar yaratmaq üçün istiqamətləndirir.

Təbii ki, hüceyrələr elektron sxemlərdən deyil, biokimyəvi sxemlərdən istifadə edirlər. Tək tubulin zülalları, məsələn, hüceyrə daşınması və hərəkətliliyi üçün vacib olan mikrotubullara öz-özünə yığılmaq və ya polimerləşmək üçün kimya və fizikanın dəqiq qaydalarına əməl edir. Zülalların bir-birinə bağlanması, yaranan quruluşu yaratmaq üçün parçaların bir-birinə necə uyğunlaşdığını təyin edən qaydalara təsir göstərir. Onlar həmçinin tubulinlərin nüvələşmə kompleksindən nə vaxt və necə yığıldığını - polimerləşmənin məntiqini idarə edən molekulyar alqoritmi müəyyənləşdirirlər. Bu mürəkkəb strukturlar olduqca az səhvlə öz-özünə yığılır. Olduqca sadə hesab edilsə də, bu tip kortəbii özünü montajın əsasını təşkil edən proqramlaşdırıla bilən struktur nizamı idarə edən prinsiplər haqqında çox az şey başa düşülür.

Kortəbii öz-özünə yığılmanın ən sadə nümunəsi olan kristallarda bütövün alt bölmələri bütün istiqamətlərdə qeyri-müəyyən müddətə uzanan təkrarlanan sxemdə düzülür. Nümunədə bir vahidin yerini bilirsinizsə, hər bir digər vahidin dəqiq yerini deyə bilərsiniz. Yeni bir araşdırmada Rothemund və həmkarları kristal böyüməsinin spesifik aperiodik nümunələr yaratmaq üçün proqramlaşdırıla biləcəyini göstərmək üçün DNT-dən istifadə edirlər. Hesablama prosesi kimi kristal artım modelindən ilhamlanaraq, DNT molekullarını molekulyar tikinti blokları kimi fəaliyyət göstərmək üçün proqramlaşdırdılar və yerli qaydalara uyğun olaraq özlərini təşkil etdilər və bu da öz növbəsində mürəkkəb qlobal model yaradır. Düyünlü DNT komplekslərindən (kafel adlanır) öz-özünə yığılan iki ölçülü strukturlar Sierpinski üçbucağı kimi tanınan fraktal naxış yaratmaq üçün böyüyür. Bu DNT strukturları nə dövri (kvarsda olduğu kimi), nə də təsadüfi (şüşədə olduğu kimi), nə də psevdorandom (“qadağan edilmiş” beşqat simmetriyaya malik kvazikristallarda olduğu kimi) proqramlaşdırıla bilən böyümə qaydaları ilə müəyyən edilmiş kristal materiallarda özünü təşkil etmə formasını nümayiş etdirir. , və buna görə də "alqoritmik kristallar" adlandırılır.

Belə böyümə alqoritmləri bioloji molekullarda necə kodlaşdırıla bilər? Kimyəvi baza cütləşməsi qaydaları müntəzəm, proqnozlaşdırıla bilən nümunələrə əməl edir və müəlliflərə plitələrin bağlanma qarşılıqlı təsirlərini müəyyən etmək üçün DNT-dən istifadə etməyə imkan verir.


Purinlər

Purinlər pirimidin halqasına birləşmiş imidazol halqası olan heterosiklik aromatik birləşmələrdir. Onlar ilk dəfə 1899-cu ildə Emil Fişer tərəfindən purinlər istehsal etmək üçün sidik turşusunu fosfor pentakloridlə müalicə etməklə sintez edilmişdir. Onlar təbii olaraq ət və ət məhsullarında yüksək konsentrasiyalarda da olur. DNT əsasları şəklində iki növ purin var.

Adenin

Onun kimyəvi IUPAC adı 9H-purin-6-amindir. 6-cı yerdə əlavə amin qrupu olan purin törəməsidir. Onu 1885-ci ildə Albrecht Kossel adlandırmış və müəyyən etmişdir. O, onu mədəaltı vəzi toxumalarından təcrid etmişdir. Nukleotid, adenin əmələ gətirir. Onun trifosfat forması olan adenozin trifosfat (ATP) kimyəvi enerjinin əsas forması kimi hüceyrə proseslərində geniş şəkildə istifadə olunur. Digər fosfat formalarında katalizator və ko-faktor rolunu oynayır. DNT-də deoksiadenozin trifosfat (dATP) şəklində olur.

Quanin

Onun kimyəvi IUPAC adı 2-amino-1H-purin-6(9H)-birdir. 6-cı yerdə karbonil bağı olan purin törəməsidir. İlk dəfə 1844-cü ildə dəniz quşlarının ifrazatından təcrid olunmuş və guano adlandırılmışdır. Daha sonra Emil Fişer onun quruluşunu təyin etdi və sidik turşusundan sintez etdi. Nukleotid, quanini əmələ gətirir. Onun monofosfat forması, guanozin monofosfat (GMP), duzlandıqda, umami dadı verən bir dadlandırıcı kimi çıxış edir. DNT-də deoksiguanozin trifosfat şəklində olur.


DNT-nin quruluşunu kim kəşf etdi?

DNT-nin ikiqat sarmal quruluşu ilk dəfə 1953-cü ildə Ceyms Uotson (Amerikalı bioloq), Frensis Krik (İngilis fiziki) və Rozalind Franklin (İngilis kimyaçısı) tərəfindən kəşf edilmişdir. Yalnız Watson və Crick ikiqat spiralın kəşfinə borclu olsalar da, onların kəşflərini Franklinin məlumatlarının köməyi ilə etdikləri güman edilir. Franklin, DNT-nin spiral formasının ilk görüntüsünü yaratmaq üçün istifadə etdiyi rentgen kristalloqrafiyası adlı görüntüləmə texnikasında mütəxəssis idi.

Watson və Crick 1962-ci ildə gördükləri işlərə görə Nobel mükafatına layiq görüldülər. Kəşfdə verdiyi töhfələrə baxmayaraq, dörd il əvvəl xərçəngdən vəfat edən Franklin mükafata layiq görülmədi.


Biologiya - Genetik Terminologiya

İki genetik fərqli bitkinin (lakin eyni növdən) cütləşməsi.

Ayrı-ayrılıqda döllənmiş iki ayrı yumurtadan əmələ gələn əkizlər

Deoksiribonuklein turşusu (DNT)

Nuklein turşularından ibarət olan DNT, genetik məlumatın nəsillərə ötürülməsini asanlaşdıran genləri kodlayır.

Zamanla orqanizmlərin populyasiyasında genetik dəyişiklik

Reproduktiv cinsi hüceyrə (yəni yumurta hüceyrəsi və ya sperma)

Adətən müəyyən yerlərdə (xromosom) meydana gələn irsiyyət vahidləri

Damazlıq populyasiyada olan bütün fərdlərdəki bütün genlər

Genlərin bir populyasiyadan digərinə ötürülməsi

Təkamül və ya təsadüfi bir şans nəticəsində genofond tezliklərində dəyişiklik

Gen quruluşunun, hərəkətinin və əlamətlərin valideyndən nəslə ötürülməsi nümunələrinin öyrənilməsi

Bir növün tam genetik tamamlayıcısı

Müəyyən genlərin mənşə-xüsusi bir şəkildə ifadə olunduğu epigenetik fenomen

Hüceyrənin genetik quruluşu (fərdi orqanizmin)

Genetik olaraq irsi metabolik pozğunluq (və ya bir növ artrit)

Genetik pozğunluq (əsasən irsi), qan laxtalanmasında problem

Bir genin iki fərqli allelini ehtiva edən hüceyrə

Beyin hüceyrələrinin ölümü ilə nəticələnən irsi xəstəlik

İki heyvanın və ya müxtəlif cinslərin, sortların, növlərin (həmçinin melez kimi tanınır) xüsusiyyətlərini birləşdirən

DNT ardıcıllığında baş verən dəyişiklik

Genotip və ətraf mühitin qarşılıqlı təsiri nəticəsində fərdin müşahidə edilə bilən xüsusiyyətləri və ya əlamətləri

Bir gen iki və ya daha çox əlaqəli olmayan fenotipik əlamətlərə təsir etdikdə

Dəridə təkrarlanan qalın, qırmızımtıl ləkələrlə təsnif edilən irsi xəstəlik


Giriş Tədqiqat Laboratoriyası Kurs Seçimləri

Hər bir laboratoriya kursu haqqında daha çox öyrənmək istəyirsiniz? Kurs proqramı ilə buradan tanış olun!

İki Semestr Kursu:

SEA-Fajlar Virus Ovlama Laboratoriyası

Bu giriş biologiyasının hər iki semestrini almağı planlaşdıran tələbələr üçün iki semestrlik seriyadır. Birinci semestrdə siz öz yeni bakteriya yoluxduran virusunuzu kəşf edəcək, təcrid edəcək, xarakterizə edəcək və adlandıracaqsınız. You will isolate the DNA from your virus and take pictures of it using an electron microscope. With the rest of your class, you’ll choose some of the viruses for DNA sequencing. In the second semester you learn computer tools to study the information encoded in the DNA and work in teams to generate hypotheses based on the DNA sequence. You’ll also learn to design your own experiments and carry them out to make new discoveries. This course is part of a national research program directed by the laboratory of Dr. Graham Hatfull in the Department of Biological Sciences. Links: SEA-Phage Videos, Graham Hatfull

One Semester Courses:

Water Channels in Disease

Biosc 0067
Topic: Water Channels

The movement of water in and out of cells is a fundamental cellular process whose disruption can cause disease. In this course you will study mutations in the DNA encoding a kidney membrane water channel called aquaporin 2. People with these mutations have the disease diabetes insipidus, but the reason the mutant aquaporin proteins fail to function is unknown and will be the focus of your research in this course. Siz maya model sistemimizdən istifadə edərək zülalın istehsalını və sabitliyini yoxlayacaqsınız. Siz həmçinin bu model sistemdən zülalın funksional su kanalı təşkil edib-etmədiyinə dair testlər hazırlamaq və mutasiyanın necə xəstəliyə səbəb ola biləcəyinə dair öz fərziyyələrinizi yoxlamaq üçün bu təcrübələri həyata keçirmək üçün istifadə edəcəksiniz. Bu tədqiqat Dr. Buck və Dr. Kaufmannın işi ilə bağlıdır. Links: Nancy Kaufmann

Biosc 0067
Topic: Tiny Earth

Medical antibiotic development by pharmaceutical companies has slowed tremendously, while many prescribed antibiotics are losing efficacy due to increasing antibiotic resistance in pathogens. This health crisis drives the research you will perform in this course. You will isolate antibiotic-producing bacteria from soil you collect on campus, characterize the producers and extract their metabolites, while contributing your findings to a database shared by a network of student researchers around the world. By sharing our findings in this global program, we hope to have an impact on the antibiotic crisis. You have the option to carry forward your research from this course in honors organic chemistry lab, where you will learn to purify, characterize and identify the active compounds from your soil bacteria. Links: https://tinyearth.wisc.edu/

Hear from a student's perspective of what Tiny Earth (formerly Small World) is about:

DNA Regulation and Disease

Biosc 0067
Topic: DNA Regulation

DNA is tightly and carefully packaged in cell nuclei, but must also be accessible for highly controlled processes such as transcription, replication, and repair. In this course, you will research how DNA packaging and access are controlled and investigate how mis-regulation of a protein involved in these processes can lead to cancer. You will learn to plan, execute, and interpret experiments using common molecular biological techniques as you generate novel mutant proteins that affect DNA organization using yeast as a model organism. You will also read current scientific literature to understand how the proteins involved in DNA packaging result in human disease and consider how your findings could apply to human disease studies. Links: Karen Arndt

Neurobiology: Cell Morphogenesis

Biosc 0067
Topic: Neural Defects

During human fetal development, a flat layer of cells bends to form the neural tube. Failure to properly form this tube leads to severe brain and spinal cord defects. In this course, you will research a protein called Shroom which regulates cell shape changes in most animals. Mice without the Shroom3 protein have neural tubes which “mushroom out” during development and fruit flies with extra Shroom protein have defective eyes and wings. Siz genetik yanaşmalardan istifadə edərək, gözlərdə və qanadlarda dəyişiklikləri qiymətləndirərək meyvə milçəklərində hüceyrə formasını dəyişdirmək üçün Shroom ilə əməkdaşlıq edən zülalları axtaracaqsınız. You will develop hypotheses about which proteins work with Shroom and how they might control shape change and use microscopy to test your predictions. This work is directly connected to research in Dr. Jeff Hildebrand’s lab. Links: Jeffrey Hildebrand


Videoya baxın: HEYVANLAR ALƏMİNDƏ ƏN NADİR HADİSƏ (Yanvar 2022).