《复旦研究生》PPT课件.ppt

力争优秀 按期毕业 身心健康 决不作假 四点要求 上海科技教育出版社2003 4 分子进化基础 CharlesDarwin 1809 1882 达尔文笔记与物种起源 加拉帕格斯群岛地雀的鸟喙变异 CambridgeUniversityLibrary 结婚的好处与坏处不结婚的好处与坏处 达尔文进化论的逻辑架构 恩斯特 迈尔 1904 2005 物种可变理论共同祖先理论渐变理论物种增殖理论自然选择理论 中性进化学说创立者木村资生 1924 1994 Nature1968 217 624 626 蛋白质 分子钟 Asfarasisknown synonymousmutationsaretrulyneutralwithrespecttonaturalselection King Jukes 1969 Non DarwinianEvolution Science 164 788 798 deleterious advantages deleterious neutral Kimura 1968 Nature217624 626 Kimura假设大多数的置换是中性的 或者说很小一部分变化是由于达尔文进化引起的 中性突变 等位基因 与野生型具有相同的适合度 基因的命运在分子水平 大多数进化的变化和同一个物种中的大多数变异不是由于选择造成的 而是由与自然选择等价的基因随机漂变造成的 Graur Li FundamentalsofMolecularEvolution DNA序列突变 祖先基因 DNA序列进化 3milyrs 2milyrs 1milyrs today 坎特伯雷故事集的 进化分析 Nature 1998 序列置换模型SequenceSubstitutionModels 序列间的核苷酸差异 比较序列间核苷酸的差异 差异越少 分歧时间越短仅有4种可能的状态 A C T G 同一祖先序列衍生的两条后裔序列间分歧的简单测度就是两条后裔序列不同核苷酸位点的比例 如何计测序列间的平均置换数 距离 DNA置换模型的必要性 必须准确和无偏见地估计分歧度和速率数学模型可以考虑回复和平行突变等情况 尤其是在p值较大时 Jukes Cantor单参数模型 最简单的DNA序列进化模型假设任一位点的核苷酸置换概率相同 仅有一个参数 即一个核苷酸变为另一个核苷酸的概率为 一个核苷酸变为其他任何一个核苷酸的概率为3 A C G T 嘌呤 嘧啶 一个单位时间后 A演变为3种其他任何一种核苷酸的概率为 3 A保持不变的概率为A 1 3 Kimura双参数模型 两类核苷酸嘌呤 A G嘧啶 C T转换 Transitions 相似置换颠换 Transversions 嘌呤被嘧啶置换 反之亦然在实际数据中 转换置换的速率常高于颠换的速率 A C G T 嘌呤 嘧啶 转换 颠换 JC模型 K 2模型 核苷酸置换模型 Jukes Cantor单参数模型Kimura双参数模型Equal input模型Tamura模型HKY模型 MEGA 序列分歧较小时 两个模型的结果基本相同序列分歧较大时 双参数模型更为准确 尤其是当转换概率明显高于颠换概率时 单参数和双参数模型的比较 ModelTest软件网站 氨基酸置换矩阵 用序列相似的一组蛋白质的对位排列来确定单步氨基酸变化 以此来预测进化过程中大部分可能的氨基酸变化 该方法由Dayhoff 1978 建立较为成熟的有 Dayoff和Blosum计分矩阵 同义置换与非同义置换 同义 Sequence1 UUUCAUCGUSequence2 UUUCACCGUCodedAminoAcids PheHisArg 非同义 Sequence1 UUUCAUCGUSequence2 UUUCAGCGUCodedAminoAcids PheHisArgGln KA nonsynonymoussubstitution 非同义置换 KS synonymoussubstitution 同义置换 1Positiveselection 正选择 KA KS 1Neutralevolution 中性进化 1Negativeselection 负选择 适应性 选择性检测 Ka Ks检验的两类方法 基于MaximumParsimony原理的近似方法NeiandGojobori为代表 MEGA 基于MaximumLikelihood原理ZihengYang为代表 PAML PAMLbyZihengYang 对基因的选择 HousekeepingGenes Negative Purifying selection ChangeisBad Genesthathavearoleinadaption Positive Adaptive selection ChangeisGood SelectivelyneutralgenesGeneticdrift 哪些基因容易检测到正选择 GenesinvolvedindefensivesystemsorimmunityGenesinvolvedinevadingthedefensivesystemsorimmunityGenesinvolvedinreproductionGenesinvolvedindigestion Yang Bielwaski 2000 TREE 15 496 物种起源 海克尔的 生命之树 核糖体DNA的 分子生命树 分子系统学支持 共同祖先理论 WilliHennig 1913 1976 系统发育系统学 分支学 创始人 单系类群 a 并系类群 b 复系类群 c 有根树 无根树 内类群 外类群 姐妹群 标度树 进化单位或时间 树的数量 sequences unrootedtrees rootedtrees21131343155151056105945794510 395810 395135 1359135 1352 027 025102 027 02534 459 425 基因复制与丧失 直系同源与并系同源 原始血红蛋白基因 基因复制 链 链 并系同源 两个分子系统发育分析实例 1 走出非洲