Systematik laboration Biologi

1)Systematiklaboration - Laboration 2

2)Namn

3)Inledning/ Bakgrund

Vi har haft lektioner om systematik i skolan. Det som jag har lärt mig är att man kan inte jämföra om djur olika organismer/arter är nära släkt beroende på hur de ser ut. Ett exempel är alla träd- och som det står i boken så är almen närmare släkt med brännnässlan än med eken. Idag delar man in allt levande i tre domäner nämligen bakterier, arkéer (arkebakterier som inte är nära släkt med bakterierna) och eukaryoter. I domänen eukaryoter finns djurriket, svampriket och växtriket. "Grunden för all indelning av organismen". Arterna grupperas därefter i mindre och mindre enheter: dömän, rike,stam, klass, ordning, familj, släkte, art.

I den här uppgiften har vi använt oss av Bioinformatik. Bioinformatik är egentligen ett strukturerat sätt att samla och lagra den information man fått fram genom forskning i biologi och även medicin. Genom Bioinfomatik så kan alla få tillgång till den här infomationen och det finns möjlighet att bearbeta och analysera informationen på olika sätt, tex på det sättet som vi gjorde på vår laboration. Inom Bioinformatiken utvecklas modeller av komplexa biologiska system. Den här forskningen har bla resluterat i kartläggningen av det humana genomet som nu finns i en databas. BI skapar ständigt nya möjligheter att bedriva forskning inom livsvetenskaperna. Bionformatiken har alltså sett till att vi har stora databaser med tex hela det humana genomet men man har också sett till att man kan söka i dessa databaser efter olika kriterier. Genom en bra informationshantering så underlättas forskningen och man kan bygga bättre modeller av biologiska och fysiologiska system. Biosystematiken gör att man utnyttjar och för samman kunskaper insamlade från olika biologiska discipliner. (http://www.teknat.uu.se/forskning/program.php?id=81)

För att verkligen kunna veta om en organism är nära släkt med en annan är det enklast att använda sig av DNA-jämförelse. Då använde vi bioinformatik. Bioinformatik är gränslandet mellan datavetenskap-matematik-statistik och molekylärbiologi-cellbiologi-medicin. Egentligen används bioinformatik till många olika saker, men i våran laboration använde vi det till jämförelse av molekylärbiologisk data i protein sekvenser. Den hjälper till att förstå funktionen, strukturen och sekvensen som finns i proteinerna.

Proteinen vi jämförde fosphofructokinase, och som det står i systematiklaborationhäftet - så är detta ett lämpligt protein att använda eftersom att det är nödvändigt i glykolysen och därför är det ett ensym som alla organismer har. Det är viktigt att om man ska jämföra att använda rätt- och samma protein, för att datorn jämför alla sekvenser parvis och räknar ut skillnaden i %. För att kunna jämföra organismer så måste man se till att båda har ett likadant protein. Idag finns det många olika databaser/hemsidor som har sekvenser till olika proteiner i olika organismer. Olika slags protein har olika slags sekvenser, så jämför man olika proteiner kan detta innebära att organismerna tycks vara mer olika än vad de egentligen är.

Både djur och växter delas in i olika huvudgrupper, så om man vet i vilken huvudgrupp organismen tillhör så kan det vara lite enklare att sätta en art på rätt plats i ett släkt träd.

4)Hypotes

När vi ritade upp våran hypotes så hade vi jämfört med ett släktträd vi hade fått på lektionen + lite utseendemässigt. Vi tittade också på tabellen nedam. Ingen av de här organismerna vi skulle jämföra var egentligen särkilt lika varandra, men man kan tänka lite logiskt och tycka att Backtraven är mer lik en ärta en en människa.

5)Beskrivning

Vi har tagit hjälp av ett program på datorn för att kolla vilka organimer som är närmare släkt än andra. Vi använde oss av sekvensen hos aminosyra i ett visst enzym som finns i alla organismen och jämförde dom med varandra. Proteinet vi använde oss hette fosfofruktokinas och var lämpligt att använda därför att det är ett enzym som är nödvändigt i glykosen och därför något alla organismer behöver.

De organimer vi jämförde var

Vi fick kopierade tre olika slags släktträd efter att vi jämförde de här proteinerna (se medföljande sidor).

6) Resultat

Resulten blev inte alls som vi trodde om vi jämför med våran hypotes. (se medföljande sidor).

7) Analys

Träden

I rotad träd har man en så kallad utgrupp, det är en organism som inte syns och som är olik alla organismer i trädet. Sedan ordnas organismerna efter vilka organismer som är närmast släkt med utgruppen. I vårat fall är bakterien det i Hypotesen och Backtraven det i våran rotade resultat. I ett orotat träd skulle roten kunna vara vart som helst. Avståndet mellan två sekvenser är ett mått på olikheten emellan arterna.

Jämförelser

Det är svårt att jämföra olika djur. Ursprungligen jämförde man det man kunde se hos djuren (alltså morfologiskt), exempelvis om djuret hade fenor och simmade i havet så var det en fisk. Morfologiska jämförelser brukar kunna stämma ganska bra. Dessutom har sina fördelar, tex är de kostnadssnåla och de går snabbare i jämförelse med molekylära markörer. Men det här sättet att jämföra har stora nackdelar också, tex delfiner, som också lever i havet är egentligen däggdjur, och inte fiskar. Djurens egenskap utgör bara ett relativmått och kan inte beräkna den absoluta genetiska likheten. De organismer/djuren man jämför kan vara miljöpåverkade (så att de ser ut på ett annorlunda sätt en från början) exempel: apor och människor. Det är också svårt att studera skillnaderna på allel-nivå.

Ett sätt att jämföra noggrannare är att undersöka DNA och proteinsekvenser, det var det vi gjorde nu på datorn. Det har sina fördelar att den räknar ut absoluta genetiska skillnader, det är ej beroende av miljön och har mer säkert kvantifiering av genetisk variation.

På våran hypotes ritade vi ett släktträd genom att kolla i släktträdet vi fått på lektionen, och försöka sätta djuren på rätt plats. Vi tänkte också lite morfologiskt. Men när vi jämförde blev hypotesen mycket annorlunda än det vi fick fram genom att jämföra just fosfofruktokinas koden på datorn.

På släktträdet som datorn visade så är Backtraven längst ner på trädet (alltså ska den då vara minst släkt med någon annan än vad de andra organismerna är med varandra), men som man ser på tabellen ovan är Backtraven ända till indelningen "klass" släkt med Ärtan, och i steget Domän är den släkt med alla utom bakterien. Det som datorn tog upp var alltså fel, och bakterien är den som minst släkt med någon.

Andra saker som datorns tabell visar fel är att homosapiens är mest släkt med grodan, detta är också fel eftersom att i tabellen så är människan närmast släkt med husmusen, därför att båda är däggdjur.

Om man ska jämföra med DNA ska man jämföra flera olika proteiner, och inte bara ett som vi gjorde. Det här visar ju "bara" att just i det här proteinet är bakterien mer lik ärtan, men skulle man kolla på hela deras genuppsättning skulle det inte visa samma sak. När man söker efter proteinsekvenser på internett, så kan man aldrig vara säker på att man får dem helt korrekt. Till exempel så kan sekvenserna vara för "gamla" och inte stämma. Andra saker som kan gå fel är att sekvenserna kan vara för långa, för korta och kanske en bokstav fel hit och dit. Att analysera molekylär biologi är också negativt därför att det är dyrare och kräver mer kunskap.

Jag tänker också att i tabellen ovan kan organismerna vara mera morfologiskt ordnade än molekylärt. Som jag skrev ovan så kan miljön också ha påverat djuren morfologiskt och därför skulle människan ursprungligen kunna va mer lik grodan än husmusen. Annat exempel är att en viss typ av ringmask är mera lik en plattmask molekylärt men de har ordnats annörlunda efter hur de ser ut. De som har gjort tabellen har inte bara tänkt molekylärt.

Om man kollar på riktiga släkträd som forskarna har gjort så visar det at...