DNA:sta voi lukea tietoa evoluutiosta, populaatioiden ja lajien syntyhistoriasta ja geneettisestä vuorovaikutuksesta, toisin sanoen fylogeniasta ja fylomaantieteestä. Linnun perimässä on noin kaksi miljardia emäsparia, joista saman lajin eri yksilöiden välillä on tyypillisesti yhdestä kymmeneen miljoonaan eroa. Tuman kromosomi-DNA periytyy molemmilta vanhemmilta. Mitokondrioiden DNA periytyy äidiltä jälkeläisille. Fylogeneettinen systematiikka pyrkii selvittämään tutkittavan eliöryhmän kehityshistorian. Molekyylitason systematiikan ja evoluution tutkimuksen menetelmiä ja sovelluskohteita ovat mm. seuraavat:
- Markkerigeenien sekvensointi, siis niiden emäsjärjestyksen määritys (Systematiika, fylogenia ja fylomaantiede)
- Mikrosatelliitti-PCR (populaatiogenetiikka, isyystutkimukset)
- AFLP-PCR; ISSR-PCR (populaatiogenetiikka; geenikartoitus)
- PCR (sukupuolen tunnistus)
- SNP-analyysi (isyysselvitys, rikostutkinta)
- DNA-sormenjäljet (isyysselvitys, rikostutkinta)
Kaikissa menetelmissä näytteistä tehdään geenisekvenssit. Näytteenä on sulkia tyvineen, verta tai lihas-kudosta säilöttynä etanoliin tai DNA-puskuriliuokseen. Niistä eristetään kokonais-DNA, josta monistetaan markkerigeeneiksi sanottuja osia polymeraasi-ketjureaktion (PCR) avulla. Reaktio aikaansaadaan jollakin DNA-polymeraasientyymillä ja syntetisoitavan DNA:n alkupääksi tulevalla primereksi eli alukkeiksi sanotulla DNA-pätkällä. Työn vaiheet ovat
- Kokonais-DNA:n eristäminen
- Markkerigeenien monistaminen polymeraasi-ketjureaktiolla (PCR) tarkoitukseen valitulla primerilla
- Sekvensointi automaattisella DNA-sekvensointilaitteella
- Tuloksena on DNA-sekvenssi, jota vertaillaan sekvenssitietokantoihin tai muihin näytteisiin
Sekvensseistä päästään fylogeniaan ja taksonomiaan vertailemalla eri näytteiden vastaavia DNA-jaksoja. toisiinsa (Taksoni on esim. suku, laji. alalaji jne, jota selvitetään.)
|
1. taksoni |
ATG CAT GGG CTT TAA GGC CT |
|
2. taksoni |
ATG CAT GGG CTT TAA GGC CT |
|
3. taksoni |
ATG CAA GGT CTA GAA GGT CT |
|
4. taksoni |
ATG CAT GGT CTA TAA GGT CT |
|
5 taksoni |
ATG CAA GGG CTT TAA GGT CT |
Fylogenian rekonstruointiin käytettyjä algoritmeja joilla lasketaan ja kuvaillaan aineistoon kuuluvien taksonien DNA-jaksojen samankaltaisuuden määrää, ovat mm.
- maksimiparsimonia MP
- Neighbor Joining NJ
- Maximum likelihood ML.
Saadut tuotokset, fylogeneettiset puut, edustavat ehdotuksia tutkittavien näytteiden sukulaisuussuhteiksi. Algoritmeja toteutetaan käytännössä valmiilla tietokoneohjelmilla, jollaisia ovat esimerkikis PAUP*, PHYLIP, MEGA, MrBayes. Esimerkkinä tällaisen analyysin tuloksesta olkoon hanhien ML-"sukupuu". Mainittakoon, että Anser on nuori ryhmä, ts. hanhet ovat lajiutuneet suhteellisen lyhyen aikaa sitten ja ovat siis suhteellisen läheistä sukua toisilleen ohjelmilla, jollaisia ovat esimerkikis PAUP*, PHYLIP, MEGA, MrBayes. Esimerkkinä tällaisen analyysin tuloksesta olkoon hanhien "sukupuu". Mainittakoon, että Anser on nuori ryhmä, ts. hanhet ovat lajiutuneet suhteellisen lyhyen aikaa sitten ja ovat siis suhteellisen läheistä sukua toisilleen.
