DNA Barcoding

DNA barcoding

DNA barcoding روشی برای شناسایی ارگانیسم ها یا افراد متعلق به هر گونه با استفاده از اطلاعات توالی یک ژن استادارد موجود در تمام جانوران است.

در بسیاری از تحقیقات زیستی دامپزشکان، مهندسان کشاورزی، پزشکان و متخصصین بهداشت محیط به دنبال شناسایی و تشخیص یک گونه ی زیستی هستند. این گونه زیستی می تواند یک ماهی، یک انگل و یا جانوری اهلی باشد. در این موارد سریع ترین و دقیق ترین روش استفاده از DNA barcoding است.

اهمیت DNA barcoding

اما چرا در اکثر اوقات ما به روش DNA barcoding روی میاوریم و چه ویژگی این روش را به کارآمدی بالایی در تشخیص ها تبدیل کرده است؟؟

در گذشته اگر با یک بیماری نوپدید و یا بازپدید مواجه بودیم زمان زیادی صرف می شد تا به شناسایی عامل بیماری زا برسیم و همچنین این زمان تلف شده رسیدن به هدف دارویی و درمان هدفمند را طولانی تر می کرد.

اگر در گذشته با یک جاندار جدید از اعماق اقیانوس و یا نواحی دور دست غارهای زیر زمینی  که مدت های به دور از چشم انسان ها بودند مواجه می شدیم زمان زیادی را به تشخیص و شناسایی آن جاندارن صرف می کردیم.

همچنین شناسایی روابط بین گونه های اهلی در کشاورزی بسیار دشوار بود بررسی این روابط خویشاوندی در اغلب موارد می تواند راه گشا برای رسیدن به بهروری بیشتر اقتصادی در صنعت کشاورزی باشد.

DNA barcoding روشی کارآمد است که بر خلاف روش های کلاسیک و قدیمی ما را به اهداف تشخیصی و روابط بین گونه ای با سرعت و دقت بالا ترقیب می کند.

پیشنهاد: به‌منظور ثبت سفارش آنالیز‌های فیلوژنتیکی  به صفحه تهیه پلن‌های فیلوژنی مراجعه فرمایید. تمامی آنالیز‌های فیلوژنی در میزکار وانیار و زیرنظر کارشناسان بیوانفورماتیک صورت می‌گیرد.

ژن COI میتوکندریایی در DNA barcoding

 ژن میتوکندریایی کدکننده سیتوکروم سی اکسیداز زیر واحد یک COI  که شامل 650 جفت باز نوکلئوتیدی است یک بار کد استاندارد برای جانوران است. توالی DNA در COI معمولا در افراد یک گونه (اما نه با گستردگی زیاد) متنوع است، و نکته جالب در مورد این ژن این است که تفاوت درون هر گونه نسبت به تفاوت بین گونه ها کمتر است.

مطالعات تاکسونومی غیر تهاجمی

 در طبیعت رمز گشایی DNA با گرفتن مقدار اندکی از خون یا هر بافت دیگر قابل نمونه برداری انجام می شود. در بسیاری از موارد ما به دنبال روش های ساده و کمتر تهاجمی برای نمونه برداری از جانداران هستیم.

روش های کمتر تهاجمی روش هایی هستند که به صورت حفاظت شده آسیب های ناچیزی را به موجود هدف وارد می کنند و سبب رعایت اصول اخلاقی در کار می شوند.

از جمله این روشها می توان به گرفتن خون از جاندار مختلف، پانچ بال در خفاش ها، باقی مانده ای از خار تشی یا جوجه تیغی و یا بزاق می توان اشاره کرد این نمونه برداری ها می توانند در مطالعات تشخصی-حفاظتی بسیار کمک کننده و کارآمد باشند.

روش DNA barcoding همچنین برای نمونه های جمع آوری شده از موزه های تاریخ طبیعی، باغ وحش ها، اکوریوم ها و بافت های منجمد نیز مفید می باشد.

بافت های حفظ شده در یخچال های هزاران ساله همچون باقی مانده بدن ماموت ها بدسته آماده از بین یخ ها و یا گونه هایی که به تازگی منقرض شده اند همچون شیر و ببر ایرانی ممکن است دارای اعضای پوستی تاکسیدرمی شده باشند که میتواند مورد بررسی های فیلوژنی از طریق مطالعات DNA barcoding قرار گیرند.

پیشنهاد: برای آشنایی با زبان برنامه نویسی R، مقاله معرفی زبان برنامه نویسی R را مطالعه کنید.

توالی های DNA بدست آمده از این منابع با استفاده از مرجع عمومی کتاب خانه ی ژنی گونه های شناخته شده (NCBI) مطابقت داده می شود تا نمونه های ناشناخته ی موجود در موزه ها و آکواریوم ها به کمک آن شناسایی شوند.

 اگرچه DNA barcoding تناقضات موجود در مورد استفاده از تعاریف انتزاعی مختلف گونه را حل نمی کند، اما معمولا امکان شناسایی خواستگاه نمونه از نظر محل آن در یک جمعیت را فراهم می سازد، عملی که اطلاعات با ارزشی را جدای از وضعیت گونه ای که تاکسونومیست برای جمعیت تعیین خواهد نمود فراهم می کند.

سه ویژگی DNA میتوکندریایی

سه ویژگی DNA میتوکندریایی (mtDNA) جانوری که آن را به مارکر ژنتیکی کارآمدی برای بررسی های سیستماتیک مولکولی، ژنتیک جمعیت و بررسی روابط شجره ای گونه های خویشاوند نزدیک، مبدل کرده است:

1 DNA میتوکنریایی جانوری داری وراثت مادری بوده و تمام فرزندان مستقل از نوع جنسیت، ژنوم هاپلوئید مادرشان را به ارث می برند.

2 در DNA میتوکندریایی جانوری نوترکیبی رخ نمی دهد و بنابرانی می توان شجره مادری را به صورت پیوسته ای بررسی کرد.

3 سرعت تعویض و جایگزینی نوکلئوتید های DNA میتوکندریایی در مهره دارن عالی تقریبا 5 تا 10 برابر سرعت تعویض در ژنوم هسته ای هست، که این ویژگی ظرفیت و قدرت تفکیک و دقت مطالعات را در سطح جمعیتی بهبود می بخشد.

در حالی که تاکسونومی مرسوم توانایی بررسی ویژگی های مبهم بین گونه ها را به منظور شناسایی کامل حدود گونه ای ندارد، روش های مبتنی بر آنالیزهای DNA می تواند سبب شناخت بهتر از دانش زیستی در زمینه های زیستشناسی حفاظتی گونه های مختلف شود، از سوی دیگر این آنالیزها درک بهتری از پیشینه ی تکاملی این جانوران به ما خواهند داد.