Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

13.1: Вступ

Криптозоологія

Криптозоологія - це псевдонаука, зосереджена навколо опису тварин, які мають мало або зовсім відсутні докази існування. Ці міфічні звірі включають сніговий фут, йєті, сасквотч, джеккалопа, Лох-Несське чудовисько та чупакабру. Мало доказів існує, щоб проілюструвати їх існування, крім фольклору.

Карта пам'яток Саскватч Елія Мачадо

Спостереження снігової людини в Північній Америці. Кредит: Елія Мачадо (CC-BY-NC-SA)

Іноді фізичні докази залишаються позаду, як волосся або кал. Маючи дані ДНК, ми можемо допомогти підтвердити існування цих невідомих істот. Нижче представлена таблиця від Sykes et al. відображення результатів на передбачуваних загадкових мавп (Bigfoot/Yeti) та те, які докази ДНК виявили їх.

криптовалюта

Криптозоологічні зразки волосся, як вважають, виникають у легендарних тварин, таких як снігова людина, саскватч, йеті тощо.

Таблиця взята з http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/281/1789/20140161 CC-BY

Необхідність штрих-кодування

Таксономію живих істот створив Карл фон Лінне, який формалізував її, використовуючи біноміальну систему класифікації для диференціації організмів. Біноміальна номенклатура використовувалася для опису роду та назви виду кожному організму для забезпечення ідентичності. У наші дні класифікації організмів набувають все більшого значення як вимірювання різноманітності в умовах знищення середовища існування та глобальних змін клімату. Немає єдиної думки щодо того, скільки форм життя існує на цій планеті, але оцінка темпів вимирання становить близько 1 виду на 100-1000 мільйонів видів. Класифікація в день Лінне в основному проводилася за морфологічними відмінностями. Це велося в скам'янілостях. Однак морфологія має багато недоліків, особливо у статево-диморфних видів або видів з множинними морфологіями розвитку.

Личинка хризоперли руфілабріс

Жук

Личинка (верх) Зеленого Мереживниці і доросла особина (знизу)

Молекулярна біологія та технології ДНК зробили революцію в системі класифікації живих істот, особливо в забезпеченні здатності відповідати спорідненості цих видів. Штрихове кодування ДНК, як випливає з назви, прагне використовувати маркери ДНК для диференційованої ідентифікації організмів. Але які маркери ДНК слід використовувати? Які критерії ми використовуємо для розробки штрих-кодів? Дискримінація, універсальність та надійність - критерії, що використовуються для визначення корисності штрих-кодів.

штрих-код 1

Оскільки метою штрих-кодування є визначення конкретних організмів, основною метою є дискримінація. Дискримінація стосується різниці послідовностей, що відбуваються між видами. Однак наука легше, коли в локусі, використовуваному для дискримінації, є певна універсальність. Як це звучить, універсальність - це спроба використовувати один і той же локус в розрізнених геномах. Хоча дискримінація стосується унікальності послідовностей, універсальність прагне використовувати єдиний набір праймерів ПЛР, які зможуть посилити ту саму окрему область зі змінною схожістю послідовностей. Якщо якась область ДНК не має абсолютно ніяких відхилень послідовності між видами, це має велику універсальність, але погану дискримінацію. Але якщо послідовність має дуже низьку схожість послідовності, це чудово підходить для дискримінації, але абсолютно не має універсальності і не може бути посилено тим же набором праймерів. Надійність відноситься до надійності ампліфікації ПЛР області. Деякі регіони ДНК просто не посилюються добре, або занадто важко розробити відповідні та унікальні праймери для цього локусу.

Відсутність дискримінації

Випадок, коли є універсальність для проектування праймерів, але не область, де може відбуватися дискримінація.

Дискримінація, але не універсальність

Хоча в цій ситуації може відбуватися дискримінація різних організмів, відсутність подібності в послідовності ускладнить проектування праймерів. Тобто відсутність універсальності в послідовності також зробить цю ПЛР не надійною.

Універсальність, надійність і дискримінація

Досить мінливість цих послідовностей дає нам можливість розрізняти види. Висока схожість забезпечує нам універсальність, необхідну для розробки праймерів, які можуть бути достатньо міцними для посилення ПЛР.

штрих-код 2

Іноді види настільки схожі для однієї послідовності, що потрібно другий маркер. Подібно до того, як стандартний штрих-код UPC має ряд вертикальних ліній з різним інтервалом і шириною, 2-вимірний штрих-код додає цей другий вимір інформації в квадрат точок, як у QR-коді (Quick Response code). Ми також можемо використовувати другий, третій або четвертий набір локусів, які сприятимуть підвищенню дискримінації так само, як CoDI використовує кілька сайтів STR для визначення окремих людей. У тварин найбільш часто використовуваним штрих-кодом є ген мітохондрій, цитохромоксидаза I (COI). Оскільки всі тварини мають мітохондрії і мають цей мітохондріальний ген, він пропонує високу універсальність. Це надійний локус, який легко посилити і має високий номер копії з достатнім відхиленням послідовності між видами, щоб розрізнити їх.

Геноми мітохондрій тварин варіюються від 16kb-22kb. Однак рослини, гриби та протести мають дико різні та більші мітохондріальні геноми. Для рослин ми використовуємо ген хлоропласту, рибулозо-бісфосфаткарбоксилазу велику субодиницю (rBCl) або матуразу K (MatK) (Hollingsworth et al. 2011). Прокаріоти часто дискримінуються своїм геном 16s рРНК, тоді як еукаріоти можуть бути ідентифіковані за допомогою 18s рРНК. COI (ген, що передається по матері) не створить чіткої картини видової ідентичності у випадку гібридних тварин (мулів, лигрів, коїдогів тощо). Іноді тісно пов'язані види також не відрізняються одним штрих-кодом, тому включення 18s з COI може бути необхідним для визначення ідентичності виду. Оскільки так важко відповідати трьом критеріям (надійність, універсальність та дискримінація) для всіх видів, важливо мати ці численні штрих-коди. Гриби виявляються важкими в ідентифікації за COI, тому інший маркер, який називається внутрішнім транскрибованим розпіркою (ITS), використовується для допомоги в їх ідентифікації. Треба також пам'ятати, що не все з хлоропластами - це рослини, а отже, для ідентифікації протистів використовуються додаткові маркери.

Суміші організмів

лишай

Лишайники - це складові організми, що складаються з ціанобактерій або інших водоростей з грибами. У цьому випадку один штрих-код буде неправильно ідентифікувати вид.

Файл: кефір ілізе.jpg

Гранули кефіру являють собою колонії змішаних мікробів, які використовуються для отримання кефіру Кредит: Кнізель А.А. (CC-BY-SA 3.0)

Файл: Скобі mushroom.jpg

Симбіотична колонія бактерій і дріжджів використовується для бродіння чайного гриба. Як випливає з назви, це складна складова колонія з декількох видів, які сприяють якостям чайного гриба. Кредит: Лукас Чин (CC-BY-SA 4.0)

Метабаркодування та мікробіоми

Результати занять

Студенти хотіли перевірити деякі продукти харчування. Сюди входили ковбаса для сніданку з халяльного візка, «в'ялена яловичина» з торгового автомата, ростбіф з кафетерію та китайська ковбаса (лопченг).

дерево

Щоб отримати більше результатів класу, будь ласка, відвідайте https://openlab.citytech.cuny.edu/dna-barcodes/

Подальші ресурси