Построение филогенетических деревьев

Задание 27 построение филогенетических деревьев по демоверсии 27г

1. При каждом раунде репликации ДНК полимераза вносит ошибки в последовательность нуклеотидов. Чем раньше существовал общий предок двух видов, тем больше различий (нуклеотидных замен) накапливается между последовательностями ДНК потомков этого предка. Филогенетические деревья позволяют продемонстрировать эволюционную связь между потомками общего предка. Ниже приведено выравнивание последовательностей смысловых цепей гомологичных участков одного из генов трех штаммов бактерий и их известного общего предка. Измененные нуклеотиды в выравнивании выделены жирным шрифтом.

Предок 5’-ТТТГГ АТАГЦ ЦГГАА ГТТАЦ ЦТЦГГ АТАЦЦ ГГААА-3’

Штамм А 5’-ТЦТГГ АТАГЦ ЦГЦАА ГТТАЦ ЦТЦГГ АТАГЦ ГГААА-3’

Штамм В 5’-ТТАГГ АТАГТ ЦГГАА ГТТАЦ ЦТЦГГ АГАЦЦ ГГААА-3’

Штамм С 5’-ТЦТГГ АТАГЦ ЦГГАА ГТТАЦ ЦАЦГГ АТАГЦ ГГААА-3’

Постройте филогенетическое дерево для данных трех штаммов на основании представленных последовательностей нуклеотидов. Укажите порядок возникновения трёх штаммов. Рассчитайте, когда существовал последний общий предок штаммов А и С при условии, приведенном участке за сто поколений возникает пять нейтральных* мутации. Приведите расчеты, аргументируя ответ. Считайте, что одно поколение у данного вида бактерий сменяется за 20 минут, а также, что все мутации, которые произошли в данном учатке гена нейтральные. При ответе округляйте значения до первого знака после запятой.

*Нейтральные мутации – это изменения в последовательности ДНК, которые не оказывают никакого влияния на приспособленность организма. 

Ответ.

1) филогенетическое древо

2) сначала возник штамм В;
ИЛИ
2) сначала возник штамм В и предок штаммов А/С (предковый штамм АС);
3) затем возникли штаммы А и С;
4) между штаммами А и С имеется два нуклеотидных различия (имеются нуклеотидные различия в позициях 13, 22);
5) после разделения два штамма накопили в среднем по одной нейтральной мутации;
6) количество поколений (N), необходимое для накопления такого количество мутаций, составит 

N = (1*100)/5 = 20

7) время, необходимое для формирования такого количества различий (t)

t= N*t(пок) = 20*20мин = 400 мин.

6,7) Альтернатива (не было в демоверсии 2027г), но соответствует методу молекулярных часов

T = D / 2r = 2/(2*0,05) = 20 покол – для фиксации мутаций

t= T*t(покол) = 20 пок*20мин = 400 минут

2. При каждом раунде репликации ДНК полимераза вносит ошибки в последовательность нуклеотидов. Чем раньше существовал общий предок двух видов, тем больше различий (нуклеотидных замен) накапливается между последовательностями ДНК потомков этого предка. Филогенетические деревья позволяют продемонстрировать эволюционную связь между потомками общего предка. Ниже приведено выравнивание последовательностей смысловых цепей гомологичных участков одного из генов трех штаммов бактерий и их известного общего предка. Измененные нуклеотиды в выравнивании выделены жирным шрифтом.

Предок 5’-ГГЦАА ТТЦАГ ГТГГЦ ААЦАГ ЦАГАГ ГАТТА ЦЦТАТ-3’

Штамм А 5’-ГГЦАТ ТТЦАГ ГТГГЦ АТЦАГ ЦТГАГ ГАЦТА ЦГТАТ-3’

Штамм В 5’-ГГЦАТ ТАЦАГ ГАГГЦ ААГАГ ЦАГАГ ГАЦТА ЦЦТАТ-3’

Штамм С 5’-ГАЦАА АТЦАГ ГТЦГЦ ААЦАГ ЦАТАГ ГАТТА ЦЦТАТ-3’

Постройте филогенетическое дерево для данных трех штаммов на основании представленных последовательностей нуклеотидов. Укажите порядок возникновения трёх штаммов. Рассчитайте, когда существовал последний общий предок штаммов А и В при условии, приведенном участке за сто поколений возникает четыре нейтральных* мутации. Приведите расчеты, аргументируя ответ. Считайте, что одно поколение у данного вида бактерий сменяется за 20 минут, а также, что все мутации, которые произошли в данном учатке гена нейтральные. При ответе округляйте значения до первого знака после запятой.

*Нейтральные мутации – это изменения в последовательности ДНК, которые не оказывают никакого влияния на приспособленность организма. 

Ответ.

1) филогенетическое древо

2) сначала возник штамм C;
ИЛИ
2) сначала возник штамм C и предок штаммов А/B (предковый штамм АB);
3) затем возникли штаммы А и B;
4) между штаммами А и B имеется шесть нуклеотидных различия (имеются нуклеотидные различия в позициях 7, 12, 17, 18, 22, 32);
5) после разделения два штамма накопили в среднем по три нейтральных мутации;
6) количество поколений (N), необходимое для накопления такого количество мутаций, составит 

N = (3*100)/4 = 75

7) время, необходимое для формирования такого количества различий (t)

t = N*t(пок) = 75*20мин = 1500 мин.

6,7) Альтернатива (не было в демоверсии 2027г), но соответствует методу молекулярных часов

T = D / 2r = 6/(2*0,04) =75 покол – для фиксации мутаций

t= T*t(покол) = 75 пок*20мин = 1500 минут

3. При каждом раунде репликации ДНК полимераза вносит ошибки в последовательность нуклеотидов. Чем раньше существовал общий предок двух видов, тем больше различий (нуклеотидных замен) накапливается между последовательностями ДНК потомков этого предка. Филогенетические деревья позволяют продемонстрировать эволюционную связь между потомками общего предка. Ниже приведено выравнивание последовательностей смысловых цепей гомологичных участков одного из генов трех видов растений и их известного общего предка. Измененные нуклеотиды в выравнивании выделены жирным шрифтом.

Предок 5’-ТТАГГ ЦАТГЦ ГГААЦ ЦЦААТ ТАГЦТ ТГГАЦ ЦЦТАГ-3’

Вид А 5’-ТЦАГГ ЦАТГЦ ГГААЦ ЦАААТ ТАГЦТ ТГГАЦ ГЦТАГ-3’

Вид В 5’-ТЦАГГ ЦАТГЦ ГАААЦ ЦАААТ ТАГЦТ ТЦГАЦ ГЦТАГ-3’

Вид С 5’-ТТЦГГ ЦАТГЦ ГГААЦ ЦЦГАТ ТАГЦТ ТГГАЦ ЦЦГАГ-3’

Постройте филогенетическое дерево для данных трех видов на основании представленных последовательностей нуклеотидов. Укажите порядок возникновения трёх видов. Рассчитайте, когда существовал последний общий предок видов А и В при условии, приведенном участке за сто поколений возникает две нейтральных* мутации. Приведите расчеты, аргументируя ответ. Считайте, что одно поколение у данного вида растений сменяется за 130 лет, а также, что все мутации, которые произошли в данном участке гена нейтральные. При ответе округляйте значения до первого знака после запятой.

*Нейтральные мутации – это изменения в последовательности ДНК, которые не оказывают никакого влияния на приспособленность организма. 

Ответ.

1) филогенетическое древо

2) сначала возник вид C;
ИЛИ
2) сначала возник вид C и предок видов А/B (предковый вид АB);
3) затем возникли виды А и B;
4) между видами А и B имеется два нуклеотидных различия (имеются нуклеотидные различия в позициях 12, 27);
5) после разделения два вида накопили в среднем по одной нейтральной мутации; вид А – отсутствуют мутации от предкового вида АВ; вид В – 2 мутации
6) количество поколений (N), необходимое для накопления такого количество мутаций, составит 

N = (1*100)/2 = 50

7) время, необходимое для формирования такого количества различий (t)

t = N*t(пок) = 50*130лет = 6500 лет.

6,7) Альтернатива (не было в демоверсии 2027г), но соответствует методу молекулярных часов

T = D / 2r = (2+0)/(2*0,02) =50 покол – для фиксации мутаций

t= T*t(покол) = 50 пок*130лет = 6500 лет.

4. При каждом раунде репликации ДНК полимераза вносит ошибки в последовательность нуклеотидов. Чем раньше существовал общий предок двух видов, тем больше различий (нуклеотидных замен) накапливается между последовательностями ДНК потомков этого предка. Филогенетические деревья позволяют продемонстрировать эволюционную связь между потомками общего предка. Ниже приведено выравнивание последовательностей смысловых цепей гомологичных участков одного из генов трех видов растений и их известного общего предка. Измененные нуклеотиды в выравнивании выделены жирным шрифтом.

Предок 5’-ГЦАТГ ЦТТГЦ ЦААГГ ГТЦГГ ТТЦЦА ЦГЦГТ ТАААА-3’

Вид А 5’-ГГАТГ ЦТТГЦ ЦААГГ ГТЦАГ ТТЦЦА ЦГЦГТ ТАГАЦ-3’

Вид В 5’-ГЦААГ ЦТАГЦ ЦААЦГ ГТЦГГ ТТЦЦА ЦГАГТ ТАААА-3’

Вид С 5’-ГЦААГ ЦТТГЦ ЦААЦГ ГТАГГ ТТЦЦА ЦГАГТ ТАТАА-3’

Постройте филогенетическое дерево для данных трех видов на основании представленных последовательностей нуклеотидов. Укажите порядок возникновения трёх видов. Рассчитайте, когда существовал последний общий предок видов В и С при условии, приведенном участке за сто поколений возникает шесть нейтральных* мутации. Приведите расчеты, аргументируя ответ. Считайте, что одно поколение у данного вида растений сменяется за 300 лет, а также, что все мутации, которые произошли в данном участке гена нейтральные. При ответе округляйте значения до первого знака после запятой.

*Нейтральные мутации – это изменения в последовательности ДНК, которые не оказывают никакого влияния на приспособленность организма. 

Ответ.

1) филогенетическое древо

2) сначала возник вид A;
ИЛИ
2) сначала возник вид A и предок видов B/C (предковый вид BC);
3) затем возникли виды B и C;
4) между видами B и C имеется три нуклеотидных различия (имеются нуклеотидные различия в позициях 8, 18, 33);
5) после разделения два вида накопили в среднем по 1,5 нейтральных мутации; вид В – 1 мутация от предкового вида АВ; вид С – 2 мутации
6) количество поколений (N), необходимое для накопления такого количество мутаций, составит 

N = (1,5*100)/6 = 25пок

7) время, необходимое для формирования такого количества различий (t)

t= N*t(пок) = 25*300лет = 7500 лет.

6,7) Альтернатива (не было в демоверсии 2027г), но соответствует методу молекулярных часов

T = D / 2r = (2+1)/(2*0,06) =25 покол – для фиксации мутаций

t= T*t(покол) = 25пок*300лет = 7500 лет.

5. При каждом раунде репликации ДНК полимераза вносит ошибки в последовательность нуклеотидов. Чем раньше существовал общий предок двух видов, тем больше различий (нуклеотидных замен) накапливается между последовательностями ДНК потомков этого предка. Филогенетические деревья позволяют продемонстрировать эволюционную связь между потомками общего предка. Ниже приведено выравнивание последовательностей смысловых цепей гомологичных участков одного из генов трех видов растений и их известного общего предка. Измененные нуклеотиды в выравнивании выделены жирным шрифтом.

Предок 5’-АТААГ ГААЦТ ЦАГГТ ЦГГЦТ ГАТТА ТАГЦТ ЦЦГТА-3’

Вид А 5’-АЦААГ ГАГЦТ ЦАТГТ ЦГАЦТ ГАТЦА ТАГЦТ ЦЦГТА-3’

Вид В 5’-АТЦАГ ГАТЦТ ЦАГГТ ЦГГЦТ ГАЦТА ТАГЦТ ЦАГТА-3’

Вид С 5’-АЦААГ ГААЦТ ЦАТГТ ЦГАЦТ ГАТТА ТААЦТ ЦЦГАТ-3’

Постройте филогенетическое дерево для данных трех видов на основании представленных последовательностей нуклеотидов. Укажите порядок возникновения трёх видов. Рассчитайте, когда существовал последний общий предок видов А и С при условии, приведенном участке за двести поколений возникает три нейтральных* мутации. Приведите расчеты, аргументируя ответ. Считайте, что одно поколение у данного вида растений сменяется за 350 лет, а также, что все мутации, которые произошли в данном участке гена нейтральные. При ответе округляйте значения до первого знака после запятой.

*Нейтральные мутации – это изменения в последовательности ДНК, которые не оказывают никакого влияния на приспособленность организма. 

Ответ.

1) филогенетическое древо

2) сначала возник вид В;
ИЛИ
2) сначала возник вид В и предок видов А/C (предковый вид АC);
3) затем возникли виды А и C;
4) между видами А и C имеется пять нуклеотидных различия (имеются нуклеотидные различия в позициях 8, 24, 28, 34, 35);
5) после разделения два вида накопили в среднем по 2,5 нейтральных мутации; вид А – 2 мутации от предкового вида АВ; вид С – 3 мутации
6) количество поколений (N), необходимое для накопления такого количество мутаций, составит 

Nа= (2,5*200)/3 = 166,7пок

7) время, необходимое для формирования такого количества различий (t)

t= N*t(пок) =166,7*350лет =58345 лет.

6,7) Альтернатива (не было в демоверсии 2027г), но соответствует методу молекулярных часов

T = D / 2r = (2+3)/(2*0,015) =166,7 покол – для фиксации мутаций

t= T*t(покол) = 166,7пок*350лет = 58345 лет.