Род деревьев семейства ореховых 6 букв: Дерево семейства ореховых, 6 букв

Древо жизни — II (продвинутый уровень)

Аннотация

Цель

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Планируете ли вы сделать проект от друзей науки?

Вернитесь и расскажите нам о своем проекте, используя ссылку «Я сделал этот проект» для выбранного вами проекта.

Вы найдете ссылку «Я сделал этот проект» в каждом проекте на веб-сайте Science Buddies, поэтому не забудьте поделиться своей историей!

Кредиты

MLA Style

Штат научных друзей. «Древо жизни — II (продвинутый)». друзей науки , 28 июля 2017 г., https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Genom_p001/genetics-genomics/tree-of-life-advanced. Доступ 17 июля 2020 г.

APA Style

Штат научных друзей.(2017, 28 июля). Древо Жизни — II (продвинутый). Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Genom_p001/genetics-genomics/tree-of-life-advanced

Дата последнего редактирования: 2017-07-28

Введение

Подумайте или нарисуйте свое семейное древо, добавив тетей, дядей и кузенов.(Если у вас нет братьев и сестер или двоюродных братьев, просто нарисуйте большое семейное древо из своего воображения.) Основываясь на своем семейном древе, вы можете видеть, что вы более тесно связаны со своей сестрой (или братом), чем со своим двоюродным братом; то есть меньше ветвей, отделяющих вас от вашей сестры, чем от вас и вашего двоюродного брата.

Теперь представьте, что биолог прибыл на воссоединение большой семьи и понятия не имел, кто такие сестры, двоюродные братья, тети, дяди и т. Д., Но пытался разобраться в том, как вы все выглядите.Исходя из того, как вы выглядите, сможет ли он / она догадаться, кто из двух детей, стоящих рядом с вами, является вашей сестрой, а кто — вашим двоюродным братом? Во многих семьях биолог может сделать довольно хорошее предположение на основании ваших видимых особенностей (называемых вашей морфологией), таких как количество рук / ног / глаз, цвет волос, форма носа и т. Д. (обратите внимание, что некоторые из них морфологические признаки являются общими для всех людей, но другие признаки могут использоваться для того, чтобы отличать вас друг от друга.) Но это не безотказный подход к определению семейных отношений, поскольку некоторые люди больше похожи на своих двоюродных братьев, чем на своих сестер, верно ? Вы можете просто использовать морфологию, чтобы сделать правильное предположение.

Итак, как лучше всего определить, насколько вы связаны друг с другом (кроме того, чтобы просто спросить, но придерживайтесь меня здесь)? Биолог должен будет посмотреть на вашу ДНК! Вы получаете половину своей ДНК от своей матери и половину от своего отца. Обе эти «половины» очень похожи друг на друга — с одной разницей на каждые 1000 пар оснований (но из трех миллиардов букв — это три миллиона различий!) . А твои мама и папа получили свои ДНК от родителей и так далее по генеалогическому древу.Ваша ДНК должна быть НАМНОГО больше похожа на вашу сестру, чем на двоюродного брата, потому что вы и ваша сестра получили свою ДНК от одних и тех же родителей, в то время как на дереве гораздо больше ветвей (и, следовательно, гораздо больше различий спариваний и пар оснований ДНК, входящих в дерево ) между вами и вашим двоюродным братом. То есть, вы намного более генетически похожи на свою сестру, потому что у вас есть более поздние общие предки, чем вы и ваш двоюродный брат.

Семейные деревья в биологии

Итак, как все это относится к биологии? На протяжении веков ученые пытались нарисовать генеалогическое древо, которое отражает историю и эволюцию всех животных на земле.Это дерево показывало бы, какие виды более тесно связаны друг с другом, как, например, случай, когда вы «ближе» к своей сестре по генеалогическому древу, чем к своей кузине. Например, люди более тесно связаны с шимпанзе, чем с дельфинами, поэтому шимпанзе и люди будут иметь меньше ветвей между ними на «семейном древе животных».

Как ученые делают это генеалогическое древо? В течение многих лет ученые полагались на сравнение морфологических характеристик (таких как волосы, зубы, конечности, плавники, сердца, печень, глаза и т. Д.).) попытаться выяснить, кто с кем более тесно связан. Подобные сравнения часто бывают точными, но, как вы видели на примере человеческой семьи, эти физические характеристики могут иногда вводить в заблуждение. Доказательством этой концепции является то, что разные ученые придумали разные деревья / отношения, используя разные наборы морфологической информации! Так какое дерево «правильно?»

Чтобы подумать о том, как определить «правильное» дерево, нам нужно подумать о том, как эти животные стали отличаться друг от друга на протяжении эволюции.Все наследственные морфологические изменения (те изменения, которые могут быть переданы следующему поколению) являются результатом изменений (мутаций) в ДНК организма. Эта мутация может привести к изменению последовательности белка или изменению того, когда, где и сколько белка получается. Это оно! Одно или несколько из этих изменений могут привести к большой разнице в морфологии и / или способе функционирования отдельной клетки в организме. Таким образом, за миллиарды лет эволюции медленное накопление изменений последовательности ДНК (и, следовательно, некоторых последовательностей белков) привело к существованию всех разных видов Земли — причем некоторые из них более тесно связаны друг с другом, чем другие.Весь этот процесс называется молекулярной эволюцией.

Итак, как мы видели на примере воссоединения семьи, лучший способ увидеть, как связаны два организма, — это сравнить их последовательности ДНК или белка. (Помните, что последовательность белка кодируется в ДНК его гена, поэтому единственный способ получить изменение последовательности белка — это получить изменение в ДНК, которая его кодирует.) Те организмы, которые имеют наиболее сходную последовательность ДНК / белка, почти наверняка более тесно связаны, чем те, которые имеют менее сходные последовательности ДНК / белок.

Почему ученые не использовали последовательности ДНК для построения деревьев 100 лет назад? Во-первых, прошло всего около 50 лет с момента открытия, что ДНК на самом деле является генетическим материалом, который передается из поколения в поколение. Во-вторых, технологии секвенирования ДНК и белка только недавно стали достаточно эффективными, чтобы данные о последовательности ДНК / белка были доступны для многих различных видов животных. Обладая всей этой новой информацией, ученые прилагают все усилия для создания «настоящего» семейного древа животных.И были случаи, когда дерево, построенное с использованием данных последовательности ДНК, отличается от дерева, построенного с использованием морфологических данных! (Можете ли вы объяснить для своего проекта, почему последовательность ДНК является «золотым стандартом» для определения родства между животными?)

Примечание. Несмотря на то, что сравнение последовательностей является золотым стандартом, оно не является идеальным. Иногда сравнения разных белков дают разные деревья. Какой из них прав? Почему это может случиться?

Ваш проект

Ваша цель в этом проекте — найти «старое» эволюционное дерево (то, что мы называем генеалогическим деревом животных), которое было построено на основе морфологических (или не основанных на последовательности ДНК) данных.Вы можете найти это дерево в более старом учебнике по биологии или в Интернете. Затем вы можете использовать это дерево, чтобы сформировать гипотезу о том, что вы ожидаете найти, если вы сравните последовательность определенного белка между некоторыми видами на дереве. Как вы думаете, вы подтвердите отношения / родство, подразумеваемые старым деревом, или вы думаете, что сравнение на основе последовательностей приведет к различным отношениям? Почему вы сформировали эту гипотезу? (Действительно хороший проект будет следовать этому протоколу по крайней мере для нескольких различных белков и посмотреть, получите ли вы одинаковые результаты для каждого.)

Во-первых, вы можете найти белок в людях, который вас интересует. (Проводить сравнение белков для построения деревьев немного проще, чем последовательности ДНК, но вы можете попробовать любой из них.) Затем вы можете перейти к общедоступной базе данных под названием «Genbank», где ученые со всего мира хранят ДНК и белок последовательности, которые они обнаруживают. В Genbank вы можете найти человеческую последовательность белка, которую вы выбрали. Затем вы можете попросить компьютерную программу BLAST выполнить поиск по всем доступным базам данных белковых последовательностей, чтобы найти наиболее сходную белковую последовательность в других организмах (тот же самый ген или белок, обнаруженный в другом виде, называется гомологом).Наконец, вы можете сравнить аминокислотные последовательности белка из разных видов, которые вы обнаружили, чтобы нарисовать собственную версию генеалогического древа животных (содержащего только животных, использованных в вашем исследовании). Это сравнение выполняется путем «выравнивания» всех сравниваемых белков, а затем «подсчета» различий. Согласуются ли отношения, показанные на вашем дереве, с тем, где ваши животные появляются на старом дереве? Можете ли вы придумать объяснение того, какой результат вы получите?

ключей:

1. Начните с большого количества белков, представляющих интерес.Вы должны быть в состоянии найти информацию о последовательности белка от нескольких других видов (это доступно не для всех белков!).
2. Большинство баз данных очень «грязные» и их трудно разобрать. Таким образом, трудно быть уверенным, что вы нашли именно то, что ищете. Попросите своего консультанта проверить с вами! То же самое верно для многих инструментов онлайн-анализа.
3. Поскольку большинство ваших «экспериментов» проводятся на компьютере с помощью вычислительных инструментов, которые можно найти на веб-сайтах, связанных с биологией, ОЧЕНЬ важно, чтобы вы понимали (по крайней мере, в самых общих чертах) ЧТО делают программы и чему вы научились, используя их.

Термины и Понятия

• ДНК, ген
• мРНК
• Аминокислота, последовательность белка
• Белок, перевод
• Кодирующая последовательность
• Sequence / белок / молекулярная эволюция
• Гомолог / гомология
• Выравнивание последовательности, матрица расстояний
• Эукариот, прокариот
• Филогенетическое / эволюционное дерево

Библиография

Базовые знания / информация

Выбор гена / белка для изучения

Нахождение последовательности ДНК / мРНК / белка для этого гена

Поиск гомологов у других видов

Инструменты для множественной последовательности (ДНК / РНК / белок)

Общие инструменты для анализа ДНК / белка

учебник, на котором основана эта идея

Лента новостей на эту тему

Экспериментальная процедура

1. Найдите «старое» эволюционное дерево, которое было создано без помощи молекулярной биологии. (Учебник до 1995 года — это хорошее место для поиска эволюционного дерева немолекулярной биологии.) Сформулируйте гипотезу о том, считаете ли вы, что дерево, построенное путем сравнения последовательностей белков, будет соответствовать тем отношениям, которые изложены в этом «старом» дереве.Почему вы создали эту гипотезу? Подкрепите свои рассуждения!
2. Определите несколько генов / белков, представляющих интерес. Вы можете выбрать ген / белок, о котором вы слышали, через главный источник информации, такой как новости или журнал. Еще один хороший ресурс — это база данных под названием «Онлайн-наследование Менделяна в человеке» (OMIM), в которой каталогизируются все известные генетические заболевания человека и какие гены могут быть вовлечены в возникновение или создание восприимчивости к этому заболеванию (если эта информация известна). Вы также можете попробовать использовать «PubMed», который представляет собой базу данных статей научного журнала с возможностью поиска по как можно большему количеству тем, но эти статьи, как правило, довольно плотные и сложные для чтения, но вы можете многому научиться, читая рефераты. доступно для каждой статьи.Не забудьте выбрать несколько, так как не все белки обнаружены у всех видов, а также данные о последовательности не доступны для всех видов, которые имеют этот белок. Кроме того, подумайте, какой «тип» белка вы выбираете. Смотрите обсуждение вариантов для большего количества мыслей о выборе «типа» белка.
3. Перейдите на сайт NCBI и найдите в категории «белок» название белка, который вы выбрали. Обратите внимание, что иногда он может быть указан под аббревиатурой или немного другим написанием, поэтому просто продолжайте пробовать варианты, пока не получите его.(Если вы не можете найти его с помощью поиска белка, вы можете попытаться найти имя гена в категории поиска «нуклеотид». Этот список также часто показывает последовательность белка.) Получите данные аминокислотной последовательности белка из NCBI / Genbank. Обратитесь за помощью к своему консультанту, убедившись, что у вас есть «целый белок», поскольку вы, вероятно, получите более одного «удара» при выполнении поиска. И обязательно запишите номер доступа каждого выбранного вами белка. (См. Определение номера доступа.)

советов по поиску Genbank

• Для лучшего запроса попробуйте указать название белка и организм, из которого вы хотите получить эту последовательность. (Например, попробуйте ввести «myoglobin homo sapiens», чтобы найти человеческую версию последовательности белка миоглобина.)
• При сортировке результатов за многими заголовками записей следуют два латинских слова в скобках, например (Homo sapiens). Эти слова представляют научное название животного, из которого произошла последовательность.
  • Некоторые животные очень часто используются в генетических исследованиях и называются «модельными организмами». Вы, вероятно, столкнетесь с последовательностями этих организмов. Ниже приведена таблица некоторых из наиболее часто используемых модельных организмов и их научных названий.

Геномы многих других животных секвенируют (в основном) для исследований сравнения последовательностей, таких как исследование, которое вы выполняете.Вот несколько таких типов организмов, с которыми вы можете столкнуться. Если найденного вами имени нет в этом списке, просто выполните поиск в Интернете и посмотрите, сможете ли вы выяснить, к какому животному относится это имя!

• Эти запросы очень буквальны и просто ищут ваши поисковые слова в любом месте заголовка или описания последовательности.Поэтому, если вы введете «миоглобин», вы можете получить удар по белку, описанному как «белок, связывающий миоглобин» или «похожий на миоглобин», ни один из которых не является тем, что вы ищете. Вы можете обойти это, используя опцию «Пределы»: нажмите на слово «Пределы» под текстовым полем, где вы вводите свой ген или название белка. В новом окне перейдите в выпадающее меню с надписью «Все поля» и измените его на «Заголовок». Таким образом, ваш поисковый термин должен появиться в заголовке записи базы данных. Теперь, если вы нажмете «Перейти», чтобы повторить поиск, вы должны увидеть флажок рядом с термином «Лимиты».«Вы все еще можете получить несколько попаданий, поэтому продолжайте прокручивать результаты, пока не найдете сам белок миоглобина.
• Некоторые записи последовательности представляют фрагменты или фрагменты белка, которые были важны для одного или другого эксперимента. Для этого проекта вам нужна вся последовательность, поэтому старается избегать , используя последовательности, в которых есть слова , частичная , , цепочка или , субъединица . Если все записи кажутся неполными, вам может потребоваться выбрать другой белок.
  • Примечание. Если вы выполняете проект, предусматривающий поиск последовательностей ДНК / мРНК, некоторые записи будут помечены как «частичные компакт-диски», или «полные компакт-диски», , где компакт-диски обозначают «кодирующая последовательность». Вы должны выбрать «полных CD» , если такая запись может быть найдена для вашего гена — помните, что этот пункт относится только к поискам ДНК / мРНК.
• Наконец, как лучше всего обратиться к «правильной» последовательности, когда вы ее найдете? Первая строка букв / цифр в результатах любого поиска по NCBI называется номером доступа .Это может выглядеть примерно так: NP_00555 или AAh24547. Это просто уникальный идентификатор для этого файла последовательности в этой базе данных. Таким образом, вы можете сказать кому-либо еще в мире, что вы используете последовательность с инвентарного номера NP_00555, и они смогут получить доступ к той же самой записи. Если вы хотите вернуться к этому файлу, вы можете просто ввести этот номер доступа для вашего запроса, и каждый раз должен появляться соответствующий файл.
• Еще одна вещь, с которой вы можете столкнуться — это кДНК. Что такое кДНК? КДНК — это просто последовательность последовательности ДНК, которая была бы ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ (то есть «с») для представляющей интерес мРНК.(Молекулы РНК по своей природе нестабильны, поэтому ученые часто делают ДНК-копию РНК, чтобы облегчить эксперименты.) Таким образом, последовательность кДНК представляет собой мРНК, найденную в клетке.

советов по форматированию последовательностей

4. Используйте программу BLAST (в NCBI или в другом месте) для поиска в базе данных по избыточности (nr) белков (= BLAST-P) для гомологов из других видов. Все, что делает BLAST, — это поиск во всех доступных базах данных других белков, которые наиболее похожи на тот, который вы ввели.Затем он дает вам вывод с «совпадающими» последовательностями, ранжированными по тому, который наиболее похож на тот, который вы ввели. (См. Учебное пособие BLAST, на которое есть ссылки выше, и обратитесь к своему консультанту за информацией.) Обязательно проверьте выравнивание на индикаторе BLAST, чтобы удостовериться, что две последовательности не просто имеют небольшое сходство, но выглядят на самом деле из гомологичных белков. Вы должны попытаться найти свой ген по крайней мере в 3 или 4 других организмах, чтобы построить значимое выравнивание последовательности. (Примечание: некоторые программы «max out», если вы пытаетесь вставить слишком много последовательностей за раз, поэтому вам, возможно, придется делать их в пакетном режиме.)
5. Используйте программу выравнивания нескольких последовательностей (например, CLUSTAL W из Expasy или других источников), чтобы выполнить «выравнивание нескольких последовательностей» для сравнения последовательностей из нескольких видов. Ваш входной файл должен быть списком отформатированных последовательностей FASTA, представляющих один и тот же ген в разных организмах. Все программы такого рода выстраивают белки (используя их наиболее похожие области), чтобы можно было сопоставить различия в последовательностях.
6. Используйте программу выравнивания (или любую другую программу построения дерева), чтобы сгенерировать матрицу расстояний или дерево.Матрица расстояний просто присваивает «значение расстояния» (которое отражает то, насколько связаны две последовательности на основе «подсчета» различий в выравнивании) для каждой пары введенных вами последовательностей. То есть те животные с более высоким «значением расстояния» менее тесно связаны, чем животные с более низким «значением расстояния». Используйте сгенерированную вами матрицу расстояний, чтобы построить дерево самостоятельно. Или вы можете ввести последовательности в программу выравнивания, которая создаст дерево для вас.
   • Примечание: этот «подсчет» не просто подсчитывает различия, а взвешивает разные изменения с разными значениями в зависимости от того, насколько редки или распространены такие изменения и т. Д.Так что это немного сложнее, чем просто считать различия. Вот почему здорово иметь компьютерную программу, которая поможет вам!
7. Как эти данные подтверждают или опровергают вашу гипотезу? Возможные объяснения?

,

Если вам нравится этот проект, вам может понравиться исследовать эти связанные профессии:

Инженер наносистем

Биолог

Вариации

• Возможно, вы захотите исследовать использование различных «типов» белков и, таким образом, разных «частей» эволюционного дерева для этого исследования.То есть некоторые типы генов / белков обнаруживаются почти во всех живых эукариотах (что это значит?), Таких как белок, участвующий в дыхании или гликолизе. Следовательно, вы можете получить последовательность белка для гена гликолиза у животных по всему животному миру от дрожжей до людей. С другой стороны, белок, участвующий в функции эритроцитов (например, гемоглобин), вероятно, будет обнаружен только у животных с эритроцитами; поэтому сравнение по всему животному царству было бы неудачным.Оба типа исследований одинаково ценны, и, возможно, вы могли бы выбрать пару белков каждого типа.
• Какие виды «хороши» для каких типов сравнений? То есть, какой вид будет полезно использовать, если вы изучаете эволюцию белков, участвующих в развитии спинного мозга?
• Вы можете использовать последовательности мРНК и / или ДНК, чтобы задавать похожие вопросы.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Задайте вопрос эксперту

Задайте вопрос эксперту

Ссылки по теме

Лента новостей на эту тему

Ищете больше науки веселья?

Попробуйте одно из наших научных мероприятий для быстрого и в любое время научного исследования. Идеальная вещь, чтобы оживить дождливый день, школьные каникулы или момент скуки.

Изучите наши научные видео

Спасибо за ваш отзыв!

Ясень — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Ясень — средние и крупные деревья рода Fraxinus семейства Oleaceae (как оливковое дерево). Семейство содержит от 45 до 65 видов. Некоторые из них вечнозеленые, но большинство лиственных. Они растут в большинстве частей света. Семена широко известны как ключей на английском языке. Это фрукт, известный как самара. Большинство видов ясеня имеют светло-зеленые, овальные, перистые листья.Центральный стебель составного листа состоит из 9-13 листочков (маленьких листьев) попарно, по одному на конце. На боковых листочках нет стеблей. Листочки заостренные и зубчатые с волосками на нижней поверхности. Листья появляются сравнительно поздно весной и одними из первых опадают осенью.

Почки чёрные, сажные или бархатистые по внешнему виду, иногда их сравнивают с митрой епископа.

Древесина ясеня используется для изготовления различных инструментов, ручек, бейсбольных и софтбольных бит и луков.Это также делает очень хорошие дрова. Ясень также является идеальным материалом для старинных валов для лука и стрел.

В скандинавской мифологии мировое древо Иггдрасиль принято считать ясенем. Первый человек, Аскр, был сформирован из пепла. Первая женщина была сделана из ольхи.

Изумрудный золоотвал ( Agrilus planipennis ) — древесный жук. Он был случайно завезен в Северную Америку из Азии упаковочным материалом из массива дерева в конце 1980-х годов.Он убил десятки миллионов деревьев в 15 штатах США и прилегающем Онтарио в Канаде. Исследования проводятся на трех азиатских осах, которые являются естественными хищниками биологического контроля жуков. ^[1]

Европейский пепел, Fraxinus excelsior , был поражен грибком, который вызывает «гибель пепла». ^{[2] [3] [4]} Болезнь заразила около 90% ясеневых деревьев Дании. ^[5] В октябре 2012 г. в зрелом лесу в Саффолке было обнаружено отмирание пепла. ^[6] В 2016 году ясень, как сообщалось, находился под угрозой исчезновения в Европе. ^[7]

Wikimedia Commons имеет СМИ, связанные с Fraxinus .

,

No related posts.