פילוגנטיקה
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
פילוגנטיקה (מיוונית, פילו=שבט או גזע, ג'נסיס=לידה) היא שמו של תחום בביולוגיה, העוסק בחקר הקרבה האבולוציונית בין קבוצות אורגניזמים שונות. ניתוח פילוגנטי משמש בכווני מחקר שונים, ביניהם אקולוגיה, בה טקסונומיה וסיסטמטיקה פילוגנטית מאפשרות מיון היררכי של הקבוצות השונות לדרגות, וכן ביואינפורמטיקה, אפידמיולוגיה וחקר חלבונים.
הנחת היסוד העומדת בבסיס הפילוגנטיקה, היא שלכל החיים בכדור הארץ מקור משותף. הנחה זו מהווה את אחד מעמודי התווך של הביולוגיה האבולוציונית מאז דרווין. על פי הגדרת ההיררכיה הטקסונומית, למינים קרובים יש הורים משותפים בעבר הקרוב, ואילו למינים רחוקים יש הורה משותף בעבר הרחוק. המינים של ימינו מורכבים מאילני יוחסין הממשיכים למעשה להסתעף, מאחר ומדובר בתהליך מתמשך ולא בנקודת קצה יציבה.
השיטה הפילוגנטית שואפת לקבוע חלוקה לסדרות ומשפחות תוך שמירה על הסדר הטבעי, כאשר כל יחידת חלוקה היא מונופילטית, כלומר מכילה אב קדמון משותף ואתו כל צאצאיו. כתוצאה מגישה זו, נוצרו סדרות אחדות המכילות משפחה בודדת, או אף מין ייחודי בודד, ולעומתן סדרות אחרות מכילות רבבות של מינים.
פילוגנטיקה היא למעשה חקר הגנאולוגיות האבולוציוניות הללו. אף שהעקרון עתיק, תחום הפילוגנטיקה בעשור האחרון התפתח מאוד בזכות הקידמה הטכנולוגית התחום המחשבים ופענוח הקוד הגנטי, כמו גם פיתוחן של כלים ושיטות לשחזור פילוגנטי. הניתוח הפילוגנטי מניב עץ מסועף שמייצג את ההיסטוריה האבולוציונית של אילני היוחסין הנחקרים.
בנית עץ פילוגנטי נעשתה בעבר על פי תכונות חיצוניות של אורגניזמים שונים, אך כיום היא נעשית על פי הבדלים ברצף הדנ"א (סמנים גנטיים) ובדמיון בין גנים באורגניזמים שונים. גישה זו הביאה עמה שינויים גדולים בתפישתנו את היחסים בין הצמחים השונים למשל, אפילו ברמה של משפחה בודדת. כך למשל, סוגים רבים במשפחת השושניים הופרדו למשפחות אחרות, ולעיתים אף הועברו לסדרות אחרות.
תוכן עניינים |
[עריכה] מיון פילוגנטי של מכוסי הזרע
קבוצת "מכוסי הזרע" היא קבוצה עיקרית בעולם הצומח המכילה את הצמחים בעלי הפרחים. בקבוצה זו שונות ביולוגית גדולה מאוד. הגישה המודרנית למיון הצמחים מכוסי הזרע מסתמכת על מחקר גנטי כדי לקבוע את הקשרים האבולוציוניים בין המינים השונים. על גישה זו מבוססת עבודתה של "קבוצת הפילוגניה של מכוסי הזרע" (Angiosperm Phylogeny Group, או בראשי תיבות APG), המשקפת כיום את הקונצנזוס בתחום המיון הפילוגנטי.
שיטה זו נובעת ממחקרים שונים שנערכו אודות מכוסי הזרע בתחומי ביולוגיה מולקולרית וגנטיקה, וקובעת מערכת מיון שמשתדלת לשקף נכונה את הפילוגניה או "הקשרים המשפחתיים" בין המינים, הן אלה הקיימים כיום והן אלה שנכחדו.
תרומתה של קבוצת APG מתבטאת בשני פרסומים רבי השפעה: שיטת מיון שפורסמה ב־1998, ועדכון שלה שפורסם ב־2003 והוא משלב את ההתקדמות שחלה בין מועדי שני הפרסומים במחקר הרלוונטי.
[עריכה] שימושים אפידמיולוגים
פילוגנטיקה משמשת לזיהוי מחלות ומעקב אחר הדבקה בזיהום נגיפי. בנסיון לגלות את מקור הנגיף שבו נדבק חולה כלשהו, נניח שניתן לזהות ארבעה מקורות אפשריים - בני אדם ממקומות שונים בעולם בהם ביקר החולה, הנושאים את הנגיף, או מיני יונקים שונים החיים בסביבתו של החולה ומודבקים בנגיף זה. הבעיה בגילוי המקור היא שאף אחד מהנגיפים שיזוהו בארבעת המקורות האפשריים לא יהיה בהכרח זהה ברצפו הגנטי לזה של החולה. הניתוח הפילוגנטי עוקף בעיה זו בכך שהוא מתחקה אחר הקרבה האבולוציונית בין נגיפים שהגיעו מכמה מקורות אפשריים. הניתוח לא רק מראה אילו מהנגיפים הוא הדומה ביותר לנגיף אותו נושא החולה, אלא מראה גם את מידת הקרבה בין הנגיפים.
הניתוח הפילוגנטי הוא כיום חלק מהמחקר האפידמיולוגי של מחלות. דוגמאות בולטות ליישומו:
- חיסול נגיף הפוליו ביבשת אמריקה.
- גילוי מקורו של נגיף האיידס, ה-HIV .
- חשיפת אנשים שהדביקו רבים אחרים באיידס.
- חיזוי אבולוציה עתידית של נגיפי שפעת.
- זיהוי גורמי מחלה שלא היו ידועים בעבר.
- פענוח הגנום: הבנת תפקידם של גנים, השפעתן של מוטציות על הגנים וייצור תרופות המפצות על הפגיעה בתפקוד הגנים.
[עריכה] שימושים בחקר חלבונים
רצפי ה-mRNA המקודדים לחלבון משתנים בתהליך האבולוציה. לפיכך ההבדלים בין אורגניזמים שונים באים לידי ביטוי בשוני בין חלבונים אורתולוגים (לדוגמה המוגלובין מאדם, מעכבר ומדג). חלקים שונים של החלבון נוטים לעבור שינויים אבולוציונים בתדירויות שונות, האתר הפעיל בחלבון למשל, נחשב לאזור השמור ביותר בין בעלי חיים שונים. בדרך זו, ניתוח פילוגנטי של חלבונים אורתולוגים מאפשר זיהוי אזורים חשובים בחלבון ורומז על תפקידו.
[עריכה] ראו גם
[עריכה] קישורים חיצוניים
- עץ החיים (אנגלית) - פרויקט סיסטמטיקה עולמי המתעד את המגוון הביולוגי הקיים
- מאמר סקירה על אבולוציה יישומית בפורטל מדע וטכנולוגיה של משרד החינוך
- Wikispecies - מיזם מיון טקסונומי של קרן ויקימדיה
- רשימת המשפחות המלאה ושיוכן לסדרות עפ"י שיטת APG, בוויקיפדיה הצרפתית

