سیستماتیک مولکولی حشرات

(مراجعه کنید به کاترینو.، مجله سالانه انتومولوژی 2000)

       I. آنچه که انجام شده است:

A.    TAXA

·        روابط بین زیرگونه ها، گونه ها و گروه های نژادی که حقایق معنادار جدیدی را ارائه می دهند. اگر واضح نبود:

عملی که در سطوح پائین اجرا می شود ضمن اینکه مجریان آن درباره سطوح گونه ها اطلاعات زیادی دارند.

·        هرچه سطوح طبقه بندی بالاتر باشد، مطالعات کمتری را خواهیم یافت که شامل مثالهای کافی باشند.

در سطح خانواده، مثالهای فراوانی که شامل حشرات بالدار خون آشام (mosquitoes)، زنبورهای درشت و سرخ، زنبورهای braconid، tiger beetles، macrolepidoptera، (Noctuoidea، Bombycoidea).

در سطوح مرتبط با حشرات مطالعات اندکی صورت گرفته است. برای مثال در تحقیقات مربوط به نیم بالان (hemiptera) (18s rDNA) نشان داده شده که آنان para phyletic هستند. و در زمینه راست بالان و پشیز بالان مطالعات ناقصی وجود دارد.

سفارشات و سطر بندی های عمده از حشرات( تکامل نژادی بالاتر)، 85 پژوهش پیرامون دگر دیسی حشرات را که در آنها DNAهای 18s و 28sr مطالعه شده بود مورد تایید قرار گرفت.

·        برخوردی کمترین اثر را دارد که مبتنی بر طبقه بندی خروجی باشد. در واقع نامگذاری یا تعدیل و تغییر آنها محدود است. توصیفات اندک از گونه ها لااقل به اندازه ای که در داده های مولکولی هست؛ پیشنهاد اینکه احتمالا انواع قدیمی نمونه ها با استفاده از داده های مولکولی منتشر بشود زمینه ساز تحقیقات بیشتر می تواند باشد. شمار بالایی از تحقیقات مولکولی در عرصه طبقه بندی مرجع مشخصی ندارند.

B.     کدگذاری کردن:

·        بانک ژن شامل 100000ترتیب از حشرات است که 80000 آن را کرم های میوه تشکیل می دهد که در تحقیقات تکامل نژادی مورد استفاده قرار می گیرد.

·        40 پروتئین از ژن های کدگذاری شده مورد مطالعه قرار گرفته است که عمده آنها بر روی ژن RNAی ریبوزومی  انجام پذیرفته است. ( روی میتوکندری و هسته ). این تحقیقات حوزه های کددار متعددی را به خود اختصاص داده است.

·        تنوع در کد های موجود به علت یابی مولکولی- سیستماتیکی،  در تمام حشرات کمک می کند. اما در عین حال با ریسک چندگانگی روبه روست. از این رو مقایسه و ترکیب مشکل و یا غیر ممکن است.

·        معمول ترین حوزه های مرتب شده اختصاص دارد به mtDNAU، هسته rDNA، اما در این میان ناسازگاری اساسی بین تحقیقات صورت گرفته وجود دارد. در خصوص mtDNA اغلب ژن های مترادف  کیتوکروم اکسیداس 1 (Co I) و 2 (Co I I) ؛ 16S rDNA، 12S r DNA با وجود تفاوت taxa در یک ترادف  قرار گرفته اند. با وجود تنوع گسترده ای از taxa که برای Co II وجود دارد، تقریبا برای تمام سفارشات یک ترادف همسان، تهیه گردیده است.

·        تنوع در حوزه های مختلف یک گروه مترادف، نشانگر موانع تلفیق (ترکیب) است.

     II. روش های سیستماتیکی – مولکولی:

جمع آوری داده برای سیستماتیک مولکولی بستگی دارد به : الف. استراتژی نمونه برداری taxon ها. ب. کدگذاری مطلوب  ج. مسائل تحلیلی

        الف. استراتژی نمونه برداری taxon: بایستی مراقب taxa های درون گروهی و برون گروهی بود و گهگاه باید از تفاوت های گروه نمونه گیری شود. از آنجا که شاخه های طویلی در دسته بندی حشرات وجود دارد پس باید از نمونه گیری پراکنده اجتناب کرد.

         ب. کدگذاری مطلوب: ترادف، مناسب ترین روش مورد استفاده در مطالعاتی است که در درون سطوح و یا حتی فرا تر از آن صورت می پذیرد.

الکتروفورز آلوزایم ؛ RAPD, AFLP, DSCP, SSCP, RFLP مواردی هستند که برای الکتروفورز آلوزایم قابل استفاده است. الکتروفورز پیاپی هم روش پرهزینه ای است که می تواند بکار رود و متد مؤثری برای تولید مجموعه داده های multilocus diallelic است.

طول قطعه محدود چند شکلی (RFLP) ، چندشکلی های تثبیت شده که به صورت تکی نگهداری می شوند (SSCP)، چندشکلی های تثبیت شده که مجددا نگهداری می شوند (DSCP)،  دنای چند شکل تقویت شده که بطور تصادفی انتخاب می شود (RAPD)، همگی از روش های مناسب برای پژوهش در زمینه ساختار جمعیتی درون گونه ای، گونه های محدود و گونه های تشخیصی است.

بهترین راه حل ترکیب دو یا چند مورد از روش های فوق می باشد. در اینصورت باید توجه داشت که حداکثر سازگاری با کارهای قبلی وجود داشته باشد.

         ج. مسائل تحلیلی:

a)     روش های وابسته به تکامل نژادی با برآوردهای اولیه ای از همولوژی[1] همراه است و برای موارد زیر قابل کاربرد است:

1.      Protein coding genes که تراز آن درست و سرراست باشد.

2.      ژن ریبوزومی در مواقعی که مطالعات و تفاسیر برای آن دشوار باشد.

3.      بیشترین احتمال و روش های فاصله ای موجود که اهم آنها از این قرارند:

PAUP- تحلیل تکامل نژادی با صرف هزینه کمتر؛ PHYLIP-  بسته استنتاجی تکامل نژادی؛ MacClade؛  و PAML- تحلیل نژادی بر مبنای بیشترین احتمال.

b)    درخت ژن در مقایسه با درخت گونه ها

1.      تحلیل نژادی یک مکان هندسی معین، منجر به تهیه درخت ژن    می شود که ممکن است ترتیب گونه های ژنتیکی (انتقال افقی هیبریدیزاسیون)، سطربندی (پیوستگی عمیق)، و تکثیر ژنهای رو به انقراض را بر هم زند.

2.      ژن های mtDNA به علت اندازه جمعیتی محدود و کارا از قابلیت اتکای بالاتری برخوردار است.

3.      در گونه هایی که دارای چندین سیستم جفت گیری بوده و دارای پراکندگی جنسیتی می باشند، mtDNA مدت زمان بهم پیوستگی طولانی تری را نسبت به ژنهای هسته ای ارائه می دهد، فلذا رایج تر است.

4.      بهره گیری از برنامه درخت ژن می تواند دنبال شود.

      د. نگهداری از نمونه ها برای بررسی های مولکولی

·        DNA حشرات در دمای خیلی سرد (80-) بهتر نگاهداشته می شود.با انجماد گونه های زنده- ژن های هسته ای کپی شده از گونه های منجمد به راحتی قابل تقویت هستند- پروتئین لازم برای تحلیل های آلوزین به خوبی حفظ می شود.

·        نگهداری به کمک اتانول (100٪) و یا خشک کردن سریع با استفاده از ژل سیلیکا، خشک کردن در نقطه بحرانی و خشک کردن در ماشین خشک کنی قابل استفاده هستند اما باقی ماندن آنها در طولانی مدت همچنان سؤال برانگیز است.

·        دستورالعمل های کلکسیون سازی از نمونه های منجمد، رسوب سازی [2]، نمونه گیری مخرب [3]

·        DNA اولیه – فسیلها نیاز به دسته بندی دارند. DNA یک حشره کهربایی رنگ  مدفون استخراج شده بود (  30 myo، موریانه، زنبور، 120 myo شپش ) اما صحت این گزارشات به طور جدی در چالش است. هرچند که توصیفی که از دنای انسان نخستین بر اساس کنترلهای چندگانه، با استانداردهای جدید به روز رسانی شده است.

[1] homology

[2] voucher deposition

[3] destructive sampling