Genomic phylostratigraphy
மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபி என்பது ஒரு புதிய மரபணு புள்ளிவிவர முறையாகும், இது குறிப்பிட்ட மரபணுக்களின் தோற்றத்தை இனங்கள் முழுவதும் அதன் ஒத்த பண்புகளைப் பார்ப்பதன் மூலம் உருவாக்கப்படுகிறது. இது முதன்முதலில் குரோஷியாவின் ஜாக்ரெப்பில் உள்ள ரூடர் போஸ்கோவிக் நிறுவனத்தால் உருவாக்கப்பட்டது. இந்த அமைப்பு மரபணுக்களை அவற்றின் நிறுவனர் மரபணுவுடன் இணைக்கிறது, பின்னர் அவற்றின் வயதை தீர்மானிக்க அனுமதிக்கிறது. பரிணாமம் முழுவதும் மரபணு பிறப்பின் வடிவங்கள் அல்லது கரு வளர்ச்சி முழுவதும் ஒரு டிரான்ஸ்கிரிப்டோமின் வயதிற்கு இடையிலான உறவு போன்ற பல பரிணாம செயல்முறைகளை நன்கு புரிந்துகொள்ள இது உதவும். மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபியின் அடிப்படையில் ஒப்பீட்டு மரபணு வயதைக் கணக்கிட ஜென்இரா போன்ற உயிர் தகவலியல் கருவிகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. முறை இந்த நுட்பம் மரபணுவின் பன்முகத்தன்மை மரபணு நகல்களால் மட்டுமல்ல, தொடர்ச்சியான தொடர்ச்சியான டி நோவோ மரபணு பிறப்புகளாலும் ஏற்படுகிறது என்ற அனுமானத்தை நம்பியுள்ளது. இந்த மரபணுக்கள் ("நிறுவனர் மரபணுக்கள்" என்று அழைக்கப்படுகின்றன) மரபணு அல்லாத டிஎன்ஏ வரிசைகளிலிருந்தும், வாசிப்பு கட்டமைப்பில் ஏற்படும் மாற்றங்களிலிருந்தும் (அல்லது ஏற்கனவே உள்ள மரபணுக்களுக்குள் இருந்து எழும் பிற வழிகளிலிருந்தும்) அல்லது புரதத்தின் மிக விரைவான பரிணாமத்திலிருந்து கூட உருவாகும், இது வரிசையை மாற்றும். இந்த புதிய மரபணுக்கள் முதலில் அதிக பரிணாம விகிதங்களைக் கொண்டிருக்கும், அவை காலப்போக்கில் மெதுவாக மாறும், இது அவர்களின் சந்ததியினரில் அவர்களின் வம்சாவளியை அடையாளம் காண அனுமதிக்கிறது. நிறுவனர் மரபணுக்களை பின்னர் ஒரு குறிப்பிட்ட பைலோஸ்ட்ரேட்டத்தில் வைக்கலாம். பைலோஸ்ட்ரேட்டம் ஒரே நிறுவனர் மரபணுவிலிருந்து பெறப்பட்ட அனைத்து மரபணுக்களையும் உள்ளடக்கிய கிளேட்டாக குறிப்பிடப்படுகிறது, இது இந்த மரபணு இந்த கிளேடின் பொதுவான மூதாதையரில் உருவாக்கப்பட்டது என்பதைக் குறிக்கிறது (எ. கா. ஆர்த்ரோபோடா, பாலூட்டி, மெட்டாஸோவா போன்றவை). இந்த நிறுவனர் மரபணுக்களையும் அவற்றின் சந்ததியினரையும் வெவ்வேறு பைலோஸ்ட்ராட்டாவில் நிலைநிறுத்துவது அவற்றை வயதாக மாற்ற அனுமதிக்கும். புரதங்களின் சில செயல்பாடுகள் மற்றும் வளர்ச்சி செயல்முறைகளின் தோற்றத்தை ஒரு பெரிய பரிணாம அளவில் பகுப்பாய்வு செய்ய இது பயன்படுத்தப்படலாம், சில மரபணுக்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகளையும் அவதானித்து. மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபிக்கான அசல் முறை 10−3 E-மதிப்பு துண்டிக்கப்பட்ட ஒரு BLAST வரிசை ஒற்றுமை தேடலைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. வரிசையாக போதுமான ஒத்ததாக கருதப்படும் மரபணுக்கள் சேகரிக்கப்பட்டு, அந்த மரபணுக்களால் குறிக்கப்படும் அனைத்து வகை வகைகளையும் உட்படுத்தும் கிளேடு தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த கிளேடு பின்னர் இந்த மரபணுக்களின் பைலோஸ்ட்ரேட்டமாக மாறுகிறது. நவீன செயல்பாடுகள் டயமண்டிற்கான பிளாஸ்டை மாற்றுகின்றன, ஏனெனில் இது அளவின் வரிசைகள் வேகமாக இருப்பதால், இந்த செயல்முறையை வரிசை மாசுபாடு, கிடைமட்ட மரபணு பரிமாற்றம் மற்றும் ஹோமோலஜி கண்டறிதல் தோல்விக்கான நிகழ்வு ஆகியவற்றைக் கணக்கிட சுத்தப்படுத்தியுள்ளது. இந்த கிளேடுகளின் பொதுவான மூதாதையரைத் தீர்மானிப்பதன் மூலம், நிறுவனர் மரபணு மற்றும் அதன் அனைத்து சந்ததியினருக்கும் ஒரு வயதைக் கொடுக்க முடியும். மரபணு அளவிலான அளவில் செயல்முறையைப் பயன்படுத்துவது, நிறுவனர் மரபணுக்களின் பிறப்புகளின் வடிவங்களைக் கண்டறிந்து, கிளேட்-குறிப்பிட்ட வளர்ச்சி செயல்முறைகள் மற்றும் உடலியல் பாதைகளில் ஈடுபட்டுள்ள சில மரபணுக்களின் பங்கையும், அந்த பண்புகளின் தோற்றத்தையும் ஊகிக்க உதவும். முறையின் உருவாக்குநர்கள் அசல் காகிதத்தில் ட்ரோசோபிலாவைப் பயன்படுத்தி நடைமுறையில் இந்த அமைப்பை எவ்வாறு பயன்படுத்துவது என்பதற்கு ஒரு உதாரணம் கொடுத்தனர். அவர்கள் 13,000 மரபணுக்களைச் சேகரித்தனர், அதற்காக அவர்கள் நிறுவனர் மரபணுக்களைத் தீர்மானித்தனர், அவற்றை அந்தந்த பைலோஸ்ட்ராட்டாவில் மறுசீரமைத்தனர். மரபணுக்களின் குடும்பங்கள் முக்கியமாக மூன்று கிருமி அடுக்குகளில் (எண்டோடெர்ம், மெசோடெர்ம், எக்டோடெர்ம்) ஏதேனும் ஒன்றில் வெளிப்படுத்தப்பட்டதா என்பதைப் பொறுத்து அவை பிரிக்கப்பட்டன. அந்த வெவ்வேறு பைலோஸ்ட்ராட்டாவில் உள்ள மரபணுக்களின் வெளிப்பாட்டின் அதிர்வெண்களைப் படிப்பதன் மூலம், பரிணாம வரலாற்றில் குறிப்பிட்ட காலங்கள் மற்றும் மூதாதையர் உயிரினங்களுக்கு அந்த கிருமி அடுக்குகளின் அசல் உருவாக்கத்தை கற்பனையாக சுட்டிக்காட்ட முடிந்தது. மரபணு நிறுவனர் நிகழ்வுகளின் வெடிப்புகள் விலங்குகளில் இருதரப்பு சமச்சீர் தோற்றம், ஸ்ட்ரெப்டோஃபைட் பாசிகளில் பல்லுயிர் தோற்றம், தாவரங்களால் நிலத்தை காலனித்துவப்படுத்துதல் அல்லது பூக்கும் தாவரங்களின் தோற்றம் போன்ற முக்கியமான பரிணாம கண்டுபிடிப்புகளுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளன என்று பிற ஆய்வுகள் கண்டறிந்துள்ளன. அதன் கண்டுபிடிப்பிலிருந்து, மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபி இந்த ஆராய்ச்சிக் குழுவாலும் மற்றவர்களாலும் தவறாமல் பயன்படுத்தப்படுகிறது, குறிப்பாக புற்றுநோய் மரபணுக்களின் தோற்றத்தைத் தீர்மானிக்கும் முயற்சியில், புற்றுநோய் மரபணுக்களின் உருவாக்கத்தில் ஒரு உச்சநிலைக்கும் பல்லுயிர் உயிரினங்களுக்கு மாறுவதற்கும் இடையே ஒரு வலுவான தொடர்பைக் காட்டுகிறது, இது முன்பு கருதப்பட்ட ஒரு தொடர்பு, எனவே பைலோஸ்டிராகிராபியால் மேலும் ஆதரிக்கப்படுகிறது. அதன் பயன்பாடு வளர்ந்துள்ள நிலையில், இந்த முறை பல சந்தர்ப்பங்களில் மதிப்பிடப்பட்டு மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் அதை தானாகவே மற்றும் மிகவும் திறமையாக இயக்கும் நிரல்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபியின் மிக முக்கியமான பயன்பாடுகளில் ஒன்று பைலோஜெனிக்கும் வளர்ச்சி செயல்முறைகளுக்கும் இடையிலான தொடர்பை ஊகிப்பதில் உள்ளது (பெரும்பாலும் பைலோஜெனி-ஆன்டோஜெனி தொடர்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது). மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபியைப் பயன்படுத்தி, இன்று வரை விஞ்ஞானிகள் விலங்குகள், தாவரங்கள், பூஞ்சைகள் மற்றும் பாக்டீரியா பயோஃபிலிம்களில் கூட குறிப்பிடத்தக்க பைலோஜெனி-ஆன்டோஜெனி தொடர்பைக் கண்டறிந்துள்ளனர். விமர்சனம் இது இப்போது விஞ்ஞான சமூகத்தால் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்பட்டு வந்தாலும், மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபி அதன் அளவீடுகள் நம்பகத்தன்மைக்கு மிகவும் துல்லியமற்றதாக இருப்பதற்காக சில விமர்சனங்களைப் பெற்றுள்ளது. முதலாவதாக, சில ஆசிரியர்களின் கூற்றுப்படி அனுமானங்களில் துல்லியம் இல்லை. எடுத்துக்காட்டாக, கவனம் செலுத்தும் உயிரினத்திற்கு அப்பாற்பட்ட அனைத்து உயிரினங்களும் ஒரே புரத பரிணாம விகிதத்தைப் பகிர்ந்து கொள்கின்றன என்று கருதுவது தவறானது, இது செல் சுழற்சி வேகத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும் என்பதால் இது உண்மையல்ல, இது ஒரே நிறுவனர் மரபணுவிலிருந்து தோன்றிய அனைத்து புரதங்களையும் ஆங்கிலத்தில் இணைக்க BLAST பிழையின் வரம்புகளை அமைப்பதில் சிக்கல்களுக்கு வழிவகுக்கிறது. மற்றொரு விஷயம் என்னவென்றால், BLAST தேடல் புரத பரிணாம விகிதங்கள் அதன் அனைத்து தளங்களிலும் நிலையானவை என்று கருதுகிறது, இது தவறானது. கடைசியாக, மரபணு நகல்கள் மற்றும் மரபணு இழப்புகளுக்கு இந்த மாதிரி சரியாக கணக்கிடவில்லை என்று கூறலாம்ஃ புதிய செயல்பாட்டு மாற்றங்கள் காரணமாக மரபணு நகல்களால் ஏற்படும் பரிணாம விகிதங்களில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பிளாஸ்ட் பிழை விகிதங்களை அதிகரிக்கும், மேலும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட ஒன்றுக்கு தொலைதூரத்தில் உள்ள மரபணு இழப்பு கணக்கிடப்பட்ட மரபணு வயது மற்றும் நிறுவனர் மரபணுக்களின் பைலோஸ்ட்ரேட்டத்தில் அவற்றின் உண்மையான மதிப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது பெரும் குறைமதிப்பிற்கு வழிவகுக்கும். இருப்பினும், இந்த முறையை வெறுமனே கைவிட வேண்டும் என்று கோருவதற்குப் பதிலாக, விமர்சகர்கள் அதை அதன் அசல் நிலையில் இருந்து செம்மைப்படுத்த முயற்சிக்கின்றனர், பிற சாத்தியமான கணித சூத்திரங்கள் அல்லது வரிசை தேடல் கருவிகளை அறிமுகப்படுத்துவதன் மூலம், ரூடர் போஸ்கோவிக் நிறுவனம் அத்தகைய விமர்சனங்களுக்கு பதிலளித்த போதிலும் அவற்றின் அசல் அணுகுமுறை செல்லுபடியாகும் மற்றும் விரிவாக திருத்தப்பட வேண்டிய அவசியமில்லை. மரபணு பன்முகத்தன்மையை உருவாக்குவதில் டி நோவோ மரபணு பிறப்புகளின் முக்கியத்துவம் குறித்த பரந்த விவாதத்தின் ஒரு பகுதியாக இந்த விவாதம் சேர்க்கப்பட்டுள்ளது, இதில் மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபி அவை வலுவான விளைவைக் கொண்டுள்ளன என்பதை ஆதரிக்கிறது. மரபணு நிறுவனர் நிகழ்வுகள் டி நோவோ மரபணு பிறப்பு நிகழ்வுகளை பிரதிநிதித்துவப்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், புரத வரிசையில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களையும் பிரதிநிதித்துவப்படுத்த முன்மொழியப்பட்டுள்ளன, அவை பிற தொடர்புடைய மரபணுக்களுடன் அங்கீகரிக்கப்படுவதைத் தாண்டி அவற்றை மாற்றுகின்றன, இதனால் புதிய உயிரியல் செயல்பாடுகளைப் பெறுகின்றன. ஆயினும்கூட, அத்தகைய "நிறுவனர் நிகழ்வுகளைக்" கண்டறிவது பரிணாம புதுமையைக் குறிக்கிறது என்று மரபணு பைலாஸ்டிராகிராபி கருதுகிறது. இருப்பினும், சில வகைபிரித்தல் குழுக்களுக்கு (வகைபிரித்தல் ரீதியாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மரபணுக்கள் என்று அழைக்கப்படும்) கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மரபணுக்களைக் கண்டறிவது ஹோமோலஜி கண்டறிதல் தோல்வியால் விளக்கப்படலாம் என்று சமீபத்திய ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன, அதாவது புரத வரிசைகள் சிறியதாக இருக்கும்போது ஹோமோலஜியைக் கண்டுபிடிப்பதில் உயிர் தகவலியல் கருவிகளின் (பி. எல். ஏ. எஸ். டி அல்லது வரிசை ஹோமோலஜியைக் கண்டறிய வேறு எந்த கருவியும்) இயலாமை மற்றும் விரைவான விகிதத்தில் உருவாகிறது, இது மரபணு கண்டுபிடிக்க முடியாத தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது. எனவே, முன்மொழியப்பட்ட "நிறுவனர் நிகழ்வுகளில்" பெரும்பாலானவை மரபணு பைலோஸ்டிராகிராபியால் முதலில் கண்டறியப்பட்டன, மேலும் தொலைதூர தொடர்புடைய ஹோமோலோக்குகளைக் கண்டறிவதற்கான தொழில்நுட்ப வரம்புகள் காரணமாக ஒரு முறையான கலைப்பொருளாக மறுபரிசீலனை செய்ய முடியும். அதிர்ஷ்டவசமாக, ஹோமோலஜி கண்டறிதல் தோல்வியை வெளிப்படையாக சோதிக்க முடியும். சமீபத்தில் உருவாக்கப்பட்ட கருவி ஜென்இரா, மரபணு கண்டறிய முடியாத தன்மையை வெளிப்படையாக சோதிப்பதன் மூலம் சாத்தியமான மரபணு நிறுவனர் நிகழ்வுகளிலிருந்து ஹோமோலஜி கண்டறிதல் தோல்வியை பிரிக்க முடியும். குறிப்புகள் மரபியல்