خطوات الاستخدام
أدخل تسلسل الحمض النووي (DNA) الأول (sequence1). يجب أن يكون التسلسل مكتوبًا بالأحرف A, T, C, G. تأكد من أن التسلسل خالٍ من الفجوات أو الأحرف الغامضة. سيقوم الحاسب بمقارنة هذا التسلسل بالتسلسل الثاني لحساب عدد الاختلافات النووية (الاستبدالات). هذه الاختلافات هي الأساس لحساب معدل الساعة الجزيئية.
أدخل تسلسل الحمض النووي الثاني (sequence2). يجب أن يكون بنفس طول التسلسل الأول أو يمكن للحاسب محاذاتهما. يقوم الحاسب بحساب عدد المواقع المتماثلة (homologous sites) وعدد الاستبدالات بين التسلسلين.
حدد الجين (gene) من القائمة المنسدلة. كل جين له معدل تطور خاص به (معدل الاستبدال لكل موقع في السنة). على سبيل المثال، جين السيتوكروم b في الميتوكوندريا يتطور بمعدل أسرع من الجينات النووية المحافظة مثل جين الـ rRNA. سيقوم الحاسب باستخدام معدل الاستبدال المناسب للجين المختار لحساب زمن الافتراق (divergence time).
بعد إدخال البيانات، سيقوم الحاسب بحساب عدد الاستبدالات المتوقعة لكل موقع (d) باستخدام نموذج تصحيحي (مثل نموذج Jukes-Cantor أو Kimura). ثم يقسم d على ضعف معدل الاستبدال السنوي (2 * rate) للحصول على زمن الافتراق (T = d / (2 * rate)).
اقرأ النتيجة: زمن الافتراق المقدر بالملايين من السنين. يتم عرض أيضًا عدد الاستبدالات الإجمالي ونسبة الاختلاف. يمكنك استخدام هذه النتائج في دراسات التطور الجزيئي أو لتحديد العلاقات التطورية بين الأنواع.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على الساعة الجزيئية بخطوات الحل كاملة.
الحل
حساب عدد الاختلافات = 3. بعد التصحيح بـ Jukes-Cantor: d = -3/4 * ln(1 - 4/3 * p) حيث p = 3/1140 ≈ 0.00263، إذن d = -0.75 * ln(1 - 0.00351) = 0.00263. معدل استبدال السيتوكروم b = 1.5e-8 لكل موقع لكل سنة. زمن الافتراق: T = 0.00263 / (2*1.5e-8) = 87600 سنة تقريبًا. لكن هذا تقدير أولي؛ العمر الفعلي للافتراق بين الإنسان والشمبانزي حوالي 6 ملايين سنة. هنا نرى أن السيتوكروم b لا يظهر اختلافات كافية لهذا الزمن الطويل، مما يشير إلى أن المعدل ثابت لكنه يحتاج لتراكم المزيد من الاختلافات بمرور الزمن. يبرز هذا المثال أهمية اختيار الجينات ذات معدل تطور مناسب للفترة الزمنية المدروسة، واستخدام معايرات أحفورية لمعايرة الساعة الجزيئية.
الحل
عدد الاختلافات = 50. p = 50/1500 = 0.03333. باستخدام نموذج Kimura ذي المعلمتين (مراعاة الانتقالات والتحولات)، نحسب d = 0.033 (بافتراض أن الانتقالات تساوي التحولات تقريبًا). معدل استبدال 16S rRNA البطئ = 1e-9 لكل موقع لكل سنة. T = 0.033 / (2*1e-9) = 16.5 مليون سنة. هذا يتوافق مع الفترة التطورية المقدرة لافتراق هذين النوعين. يوضح المثال أن الجينات البطيئة التطور مثل 16S rRNA مناسبة لتقدير أزمنة افتراق قديمة بين الأنواع البعيدة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة الساعة الجزيئية.
مسافة 0.05 بمعدل 0.0025 لكل مليون سنة
- المسافة الوراثية d
- 0.05
- معدل الاستبدال
- 0.0025
مسافة كبيرة 0.1
- المسافة الوراثية d
- 0.1
- معدل الاستبدال
- 0.0025