پایان نامه ارشد رایگان درباره مورفولوژی، انتخاب طبیعی، تاثیرپذیری

اینکه همه پارامترهایی که ما با آن تنوع ژنتیکی را اندازهگیری میکنیم، کاهش یکسانی را نشان نمیدهند، پیچیدهتر میشود. از طرف دیگر آللهای نادر بهدنبال گردنه بطری از بین میروند و این خود باعث کاهش تنوع آللی میشود (لوکارت و کورنوئیت، 2002).
3-11-1- انتخاب طبیعی
تنوع ژنتیکی همچنین تحت تأثیر انتخاب طبیعی قرار دارد. فرایندی که منجر به تفاوتهای تولید مثلی افراد متمایز از نظر خصوصیات ژنتیکی با ژنوتیپهای متمایز میشود. انتخاب طبیعی بر فراوانی آللی تأثیر میگذارد و میتواند باعث افزایش یا کاهش آن شود (لی، 1997). گزینش پایداری بخش4 و گزینش جهتدار5 هر دو معمولاً باعث کاهش تنوع ژنتیکی میشوند. گزینش جهتدار مثبت میتواند باعث افزایش تنوع ژنتیکی بهطور موقتی شود. این پدیده را چندشکلی گذرا6 گویند.
4-11-1- روش تولید مثل
بررسی روند تغییرات و عواملی که بر تنوع ژنتیکی اثر میگذارند بدون بررسی نقش روند تولید مثلی کامل نیست. مهمترین مزیت تولید مثل جنسی وجود نوترکیبی در تولید مثل جنسی است. نوترکیبی باعث ایجاد ژنوتیپهای جدیدی میشود که توانایی بالقوه جهت سازگاری با محیط متغیر را فراهم میکند. تولید سریع تنوع ژنتیکی از طریق نوترکیبی بدین معناست که جمعیتهایی که به روش جنسی تولید مثل میکنند معمولاً دارای تنوع ژنتیکی بالاتری در مقایسه با جمعیتهایی هستند که تولید مثل غیر جنسی دارند (لی و همکاران، 2007).
12-1- انواع نشانگرهای ژنتیکی
بطور کلی هر صفتی که بین افراد متفاوت باشد، ناشی از تفاوت موجود بین ردیف DNA کروموزومهای آنهاست که به نتاج نیز منتقل میشود. حتی صفاتی که تحت تأثیر شرایط محیط نیز بصورت متفاوت بروز میکنند (تفاوت در بین افراد در شرایط محیطی یکسان)، بازتاب تفاوتهای موجود در ردیفهای DNA هستند. این تفاوتها میتوانند به عنوان نشانه یا نشانگر ژنتیک استفاده شوند. بهطور کلی برای آنکه صفتی بهعنوان نشانگر ژنتیک مورد استفاده قرار گیرد باید حداقل دو ویژگی زیر را داشته باشد:
الف- در بین دو فرد متفاوت باشد (چند شکلی7 نشان دهد)؛
ب- به توارث برسد.
1-12-1- نشانگرهای مورفولوژیکی
کاربرد نشانگرهای ژنتیک به دهها سال پیش از کشف DNA، به عنوان ماده ژنتیک، مربوط میشود. نشانگرهای مورفولوژیکی که پیامد جهشهای قابل رویت در مورفولوژی سازوارهاند، از ابتدای این سده مورد استفاده بودهاند. صفات مورفولوژیکی که عمدتا توسط یک ژن کنترل میشوند، میتوانند به عنوان نشانگرهای ژنتیک مورد استفاده قرار گیرند. این نشانگرها شامل دامنه وسیعی از ژنهای کنترل کننده صفات فنوتیپی هستند و جزو نخستین نشانگرها بهشمار میآیند. این نوع نشانگرها دارای معایب زیادی از جمله موارد زیر هستند (نقوی و همکاران، 1386):
اغلب دارای توارث غالب و مغلوب بوده و اثرات اپیستازی و پلیوتروپی8 دارند؛
تحت تاثیر شرایط محیطی و مرحله رشد موجود قرار میگیرند؛
فراوانی و تنوع کمی دارند؛
گاهی برای مشاهده و ثبت آنها باید منتظر ظهور آنها ماند؛
اساس ژنتیک بسیاری از نشانگرهای مورفولوژیک هنوز مشخص نشده است.
2-12-1- نشانگرهای پروتئینی
در دهه 1950، نشانگرهای مولکولی قابل مشاهده توسط الکتروفورز پروتئینها تحول شگرفی را ایجاد نمودند. معمولترین نوع نشانگرهای پروتئینی آیزوزایمها/ آلوزایمها هستند که فرمهای مختلف یک آنزیم را نشان میدهند. برخی از تفاوتهای موجود در ردیف DNA بین دو موجود ممکن است بهصورت پروتئینهایی با اندازههای مختلف تجلی کنند که به روشهای مختلف بیوشیمیایی قابل ثبت و رویت و مطالعه میگردند. این قبیل نشانگرها را نشانگرهای مولکولی در سطح پروتئین مینامند که از آن جمله میتوان به سیستم آیزوزایم اشاره کرد. نشانگرهای پروتئینی تغییرات را در سطح ردیف و عمل ژن بهصورت نشانگرهای همبارز نشان میدهند. از معایب این نشانگرها محدود بودن آنهاست. همچنین این نشانگرها تحت تاثیر تغییرات پس از ترجمه قرار دارند. روشهای رنگآمیزی پروتئینها در مورد آیزوزایمها چندان زیاد نیست، تعداد آیزوزایمهای قابل ثبت و مشاهده که میتوان از آنها به‌عنوان نشانگر استفاده کرد، به یکصد عدد نمیرسد. این محدودیت در تعداد نشانگرهای آیزوزایم از عمدهترین معایب آنهاست و موجب کاهش کارایی آنها میشود. از نکات منفی دیگر این نشانگرها، محدودیت تنوع ژنتیکی قابل ثبت در آیزوزایمهاست.
پیشرفتهایی که در زمینه الکتروفورز دو بعدی با قدرت تفکیک زیاد پدید آمد و تجزیه و تحلیل همزمان هزاران پروتئین را میسر ساخته، موجب شده که نشانگرهای پروتئینی جایگاه از دست رفته خود را دوباره بازیابند. تاثیرپذیری نشانگرها از محیط که بطور معمول بهعنوان یکی از محدودیتها و نکات منفی نشانگرهای مولکولی یاد میشود، در مورد این نشانگر تبدیل به برتری شده و جایگاه متمایزی را در بین سایر نشانگرها به ارمغان آورده است (نقوی و همکاران، 1386).
3-12-1- نشانگرهای مولکولی DNA و RNA
دستهای دیگر از تفاوتهای موجود در سطح DNA هیچ تظاهری ندارند؛ صفت بخصوصی را کنترل نمیکنند و در ردیف اسیدهای آمینه تاثیری برجای نمیگذارند. این نشانگرها که تعدادشان تقریبا نامحدود است، فقط از راه تجزیه و تحلیل مستقیم DNA قابل ثبت هستند و از اینرو به آنها نشانگرهای مولکولی در سطح DNA گفته میشود. کشف انواع آنزیمهای محدودگر9 توسط اسمیت و ویلکوکس (1970)، همچنین کشف واکنش زنجیرهای پلیمراز10 (PCR) توسط مولیس و فالونا (1987) فرصت مناسبی را برای بررسی تنوع و تفاوت موجودات مختلف در سطح DNA امکان پذیر کرده است. همچنین به کمک این نشانگرها ایجاد نقشههای فیزیکی و ژنتیکی در موجودات زنده و همچنین شناسایی ژنهای کنترل کننده صفات کیفی و کمی امکانپذیر شده است. این نشانگرها از نظر بسیاری از ویژگیها مانند درجه چند شکلی، غالب یا همبارز بودن، تعداد جایگاههای تجزیه شده در هر آزمایش، توزیع در سطح کروموزوم، تکرار پذیری، نیاز یا عدم نیاز به توالی‌یابی DNA الگو و هزینه مورد نیاز با همدیگر متفاوتند. انتخاب بهترین نشانگر به هدف مطالعه (انگشت نگاری11، تهیه نقشه پیوستگی12، ژنتیک جمعیت و روابط تکاملی) و سطح پلوئیدی موجود مورد بررسی بستگی دارد.
بدون تردید، ابداع و معرفی واکنش زنجیرهای پلی مراز (PCR) بیشترین نقش را در توسعه و تکامل نشانگرهای DNA داشته است. واکنش زنجیرهای پلیمراز یک روش سریع تکثیر آزمایشگاهی قطعه یا قطعههای مورد نظر DNA است و نشانگرهای DNA را از نظر وابستگی به انجام PCR به دو دسته نشانگرهای DNA مبتنی بر PCR و نشانگرهای غیر مبتنی بر PCR تقسیم بندی مینمایند.
1-3-12-1- نشانگرهای ریزماهواره
ریز ماهوارهها توالی‌هایی از DNA هستند که شامل واحدهای کوتاه پشت سر هم تکرار شونده از 1 تا 6 جفت باز (bp) در طول DNA می باشند. معمولاً طول ردیفهای تکرارشونده بین 20 و در مواردی تا 100 جفت باز بوده است و توسط دو ردیف منحصر به فرد در دو طرف محدود شدهاند (لو و همکاران، 2003). برخی منابع تعداد واحدهای کوتاه تکرار شونده در ریزماهوارهها را 1 تا 4 و حداکثر تا 150 جفت باز اعلام نمودهاند (نف و گروس، 2001). ریزماهوارهها به سه گروه عمده تکرارهای کامل، تکرارهای ناکامل (معمولا توسط بازهای غیر تکرارشونده قطع میشوند) و تکرارهای مرکب (دو یا تعداد بیشتری از واحدهای تکراری مجاور یکدیگر) تقسیم میشوند. حداقل تعداد واحد تکرارشونده برای ریزماهوارههای دو نوکلئوتیدی و سه نوکلئوتیدی به ترتیب 10 و هفت بار تکرار تعیین شدهاست. ریزماهوارهها یا ردیفهای تکراری ساده (SSR) گروهی از ردیفهای تکرارشوندهاند که با نامهای مختلف همچون تفاوت طول ردیفهای ساده13 (SSLPs)، ردیفهای کوتاه تکراری14 (STRs)، موتیفهای با ردیف ساده15 (SSMs) و نقاط ریزماهواره نشانمند از ردیف16 (STMs) نیز خوانده میشوند. ردیفهای ریزماهوارهای غیرپایدارند و با کاهش یا افزایش واحدهای تکرارشونده دچار تغییرات فراوان در طول میشوند. تنوع در تعداد تکرارهای ریزماهوارهها که به کمک PCR و الکتروفورز قابل آشکار سازیاند، موجب شده است که از ریزماهوارهها به عنوان ابزار مولکولی با پتانسیل بسیار زیاد برای تشخیصهای ژنومی در آزمایشگاهها استفاده شود. فراوانی ردیفهای کوتاه تکرار شونده در ژنوم سازوارههای مختلف، اعم از یوکاریوتها و تاحدی پروکاریوتها به اثبات رسیده است. این ریزماهوارهها با روشهای پیچیده زیستشناسی مولکولی و با هزینه زیاد شناسایی و ردیفهای مجاور آنها تعیین میشوند. سپس براساس ردیف احاطه کننده هر ریزماهواره آغازگرها طراحی و ساخته میشود. از طریق واکنش زنجیرهای پلیمراز و با استفاده از این گونه آغازگرها می‌توان DNA ژنومی نمونههای مختلف را برای تکثیر ریزماهوارههای مذکور مورد استفاده قرار داد (نقوی و همکاران، 1386).
1-1-3-12-1- مزایای ریزماهوارهها
الف- کاربرد آنها و تفسیر نتایج نسبتا ساده است؛
ب- سیستم چند آللی از ویژگیهای بارز این نشانگر است؛
ج- ریزماهوارهها بسیار متنوعاند؛
د- به وفور در ژنوم یوکاریوتها یافت میشوند؛
ه- بیشتر ریزماهوارهها غیر عملکردی17 هستند؛
و- همبارز هستند، یعنی هر دو آلل قابل تشخیص میباشند (لی و همکاران، 2007).
2-1-3-12-1- معایب ریزماهوارهها
الف- شناسایی ریزماهوارهها، تعیین ردیف بازی آنها، طراحی و ساخت آغازگرها و تهیه نقشه ژنتیک ریزماهوارهها که مقدمه کاربرد این نشانگرهاست، بسیار پیچیده و مستلزم صرف وقت و هزینه بسیار زیاد است؛
ب- در صورت توزیع نامناسب ریزماهوارهها در طول ژنوم کاربرد مؤثر آنها در مکان‌یابی ژنها محدود میگردد؛
ج- کمبود تعداد ریزماهوارههای شناخته شده در برخی از موجودات استفاده از آنها را در مکان یابی ژنها محدود کرده است (نقوی و همکاران، 1386).
13-1- سنجش فراوانی آللی
جمعیت را میتوان بهعنوان خزانهای از آللها در نظر گرفت. فراوانی آللی عبارت است از محاسباتی که طی آن مشخص میکنیم یک آلل فراوان یا نادر بوده و در چند درصد از یک جمعیت حضور دارد. در یک سیستم دو آللی فراوانی آلل غالب (A) را با p و فراوانی آلل مغلوب (a) را با q نشان میدهیم. بنابرین چون فقط دو آلل وجود دارد در نتیجه 1p+q=. اگرچه یک فرد دیپلوئید در هر جایگاه تنها دارای دو آلل است ولی در یک جمعیت ممکن است آللهای متفاوت دیگری برای آن جایگاه وجود داشته باشد. محاسبه فراوانی آللها در مطالعات ژنتیک جمعیت ضروری است. فراوانی ژنوتیپی که تحت عنوان نسبت حضور هر یک از ژنوتیپها در یک جمعیت تعریف میشود نیز باید معادل 1 باشد. یعنی فراوانی حضور ژنوتیپها (AA، Aa، aa) باید مساوی 1 باشد. محاسبه فراوانی آللی با استفاده از رابطه زیر محاسبه میشود:
P = 2Ho + He / 2N
که Ho = تعداد افراد هموزیگوت‌ها برای آن آلل، He = تعداد هتروزیگوت‌ها برای آلل و N = تعداد نمونه‌های رتبه‌بندی شده در لکوس است.
در صورت عدم وجود عوامل برهم زننده تعادل اجزای مدل هاردی- واینبرگ، فراوانی آللی از یک نسل به نسل دیگر ثابت باقی میماند. پیشبینی فراوانیهای ژنوتیپی براساس مدل هاردی- واینبرگ تنها زمانی امکانپذیر است که افراد دارای آمیزش تصادفی بوده و والدین سهم یکسانی در به اشتراک گذاشتن گامتها داشته باشند و ترکیب گامتها نیز بهصورت تصادفی انجام شود. در ماهیان و سایر آبزیان معمولاً نمونهبرداری در افراد بالغ صورت میگیرد. گزینش و مهاجرت دو عامل مهم ایجاد انحراف از تعادل هاردی- واینبرگ در جمعیت بالغ ماهیان و آبزیان هستند. علاوه بر این گونههای نادر ماهیان و سایر آبزیان بهصورت نسلهای مجزا از هم زندگی مینمایند و اغلب جمعیتها، ترکیبی از افراد نسلهای مختلف هستند که با یکدیگر همپوشانی دارند (ملکیان،

دیدگاهتان را بنویسید