Evolyusion jarayonning o’rganish metodlari. T. I.: «uch parallel uslubi», morfologik, embriologik va paleontologik usullar, biogeografik va sistematik usul, genetik, molekulyar biologik va immunologik usullar

1. Molekulyar zoologiya va uning metodlari. T.I.: Molekulyar zoologiya, gen sistematika, morfologik mezon kamchiliklari, DNK -shtrixkod va uning tarixi. DNK-shtrixkod uchun marker.

. Molekulyar zoologiya - zoologiya fanining yangi yo’nalishi bo’lib, evolyusiyani o’rganishning katta imkoniyatlarini beradi. U bir butun revolyusiyaga sabab bo’ldiki, oldin tadqiq etilgan turlar o’rtasidagi qarindoshlik aloqalarini qayta ko’rib chiqishni talab qilmoqda. DNK rasshifrovkasi qarindoshlik darajalarini aniqlab beradi. Ta’kidlash joizki, molekulyar genetika organizmlarning evolyusiyasi va irsiyat mexanizmlari to’g’risidagi tasavvurlarni chuqurlashtirib, pirovardida filogenetika va gen sistematikasiga asos soldi. Gen va genomlarni solishtirish natijasida hayvon, o’simlik va mikroorganizmlarning genetik qarindoshligi haqida xulosa qilinadi. Solishtirayotgan genlarning nukleotid ketma-ketligi qanchalik farq qilsa, organizmlar genetik qarindoshligi jihatdan bir-biridan shunchalik uzoq bo’ladi.

Gen sistematikasi hali sistematik statusi oxirigacha o’rganilmagan taksonlar xususida bahsli savollarni yechishda alohida ahamiyat kasb etdi. Barcha morfologik belgilar DNK ketma-ketligida belgilanganligini e’tiborga olgan holda sistematika uchun genetik materialdan foydalanish evolyusiya jarayonlarini yanada chuqurroq tushunish imkonini beradi Shuningdek, DNK orqali jinsiy voyaga yetmagan organizmlar, lichinkalar, o’simtalar, gulsiz yoki mevasiz o’simliklar, ya’ni organizmni har qanday bosqichida identifikasiya qilish mumkin.

Hayvonlar va o’simliklar turlarni aniqlashda morfologiya, fiziologiya, biokimyo, sitologiya, etologiya, ekologiya, geografiya va genetika kriteriylari mavjud. Bular ichida morfologiya kriteriysi birinchi va uzoq vaqt yagona kriteriy sifatida e’tirof etilib kelingan. Morfologik kriteriy hozir ham o’simliklar va hayvonlar sistematikasida keng foydalanilmoqda. Lekin ba’zan bir biriga yaqin bo’lgan turlar yoki “polimorf”larni aniqlashda morfologik usul ham yordam bermaydi. Keyingi yillarda biokimyoviy va genetik tadqiqotlarni yuksak darajada rivojlanishi va yangi tekshirish usullarni kirib kelishi, molekulyar taksonomiya yo’nalishini ochib berdi.

2000 yillar boshida taksonomik ma’lumotlarni keng va to’liq foydalanishni ta’minlash maqsadida interaktiv kataloglar (Catalog of Life) tuzish takliflarni paydo bo’la boshladi (Bisby, 2000; Godfray, 2002). Bu vaqtda bir guruh tadqiqotchilar, paydo bo’lgan muammolarni samarali yechishda DNK-sistematika yordam beradi deyishdi (Tautz, 2002, 2003). Bunday taklifning paydo bo’lishiga sabab sekvenirlash texnologiyasida revolyusion (Senger-sekvenirlash texnologiyasi) o’zgarishlari bo’ldi. Alohida DNK fragmentlarni, o’rtacha uzunlikdagi (1000 j.n.) DNKni sekvenirlash bemalol va yetarlicha arzon usul bo’lib qoldi. Molekulyar-genetik usullardan foydalanib, bioxilma-xilik va sistematika muammolarni tavsif etish xaddan tashqari qiziqarli bo’lib qolmoqda. Biroq, shak-shubhasiz, faqatgina molekulyar-genetik usullardan foydalangan holda turni tavsiflash xato bo’ladi. Bioxilma-xillikni o’rganish aniq guruhlarning mutaxasistlariga tayangan holda hamda molekulyar-genetik usullar asosida amalga oshirilishi lozimdir (Shneyer, 2007).

2003 yili “DNK-shtixkod” usuli yoki molekulyar “barkoding”ni taklif etishdi. Bu usulning zamirida genom sohasining uncha katta bo’lmagan fragmenti olinadi va uning uzunligi uncha katta bo’lmasdan (600-800 nukleotidlar), bitta tur individlari yoki turli xil turlarda uzunligi bir xil bo’ladi. Shunday sohani DNK-shtrixkod (barcode) deb atashdi. Obyekt DNKsining bu sohasi ketma-ketligi ma’lum bo’lgach, uni ma’lumotlar bazasi (IBOL) bilan solishtiriladi, ya’ni obyektning bu ketma-ketligi boshqa barcha turlar DNK si ketma-ketligi bilan solishtiriladi va o’rganilayotgan tur tezda aniqlanadi. Agarda ketma-ketlik bazadagi mavjud biror bir turga to’g’ri kelmasa, demak bu yangi tur, ya’ni noma’lum tur topilganidan darak beradi. Hayvonlar DNKsining shunday sohasi o’rganish maqsadida mitoxondrial genning fragmentlari, ya’ni sitoxromoksidazaning kodlovchi 1 subbirligi (SO1) tanlandi. Bu usul hozirgi vaqtda juda keng tarqaldi, ma’lumotlar bazasi (IBOL) doim yangi ketma-ketliklari bilan to’ldirilmoqda.

Sistematika va filogeniyada molekulyar-biologik belgilarning qo’llanilishi o’tgan asrning 70-yillarida tug’ildi. Sistematik tadqiqotlar uchun eukarioitlar nukleotid ketma-ketligining 18S, 5,8S yoki 28S rDNK genlari universal marker sifatida tanlanishi, sikvenirlash usulining takomillashuvi materillarni qisqa muddatda olish va qayta ishlash imkonini berdi. Genomda “ribosomal” ketma-ketliklar ko’plab nusxalarda mavjud va bir necha qismlardan tuziladi, ulardan biri, ribosoma funksional subbirligiga tegishli (18S, 5,8S yoki 28S) bo’lib, asosan stabildir, ya’ni evolyusion konservativdir. rDNK dagi ITS1 va ITS2 ichki spayser ketma-ketligi, qarama-qarshi o’laroq, evolyusion o’zgaruvchandir. Konservativ sohalar polimer zanjirli reaksiyalar birinchi bosqichda - praymerlarni tadqiq qilinayotgan DNK- matrisaga ulanishida, variabel (o’zgaruvchan) sohalar esa, turlarni identifikasiyalashda hizmat qiladi. Turga xos variabel sohalarning o’xshashlik darajasi turli xil turlarning evolyusion qarindoshligini ifodalaydi. Birinchi bo’lib, molekulyar ma’lumotlar asosidagi klassifikasiya tizimi Nematoda sinfida amalga oshirildi (Blaxter et al., 1998). Bu ma’lumotlar o’sha davrda SSU 18S rDNA sohasi bo’yicha olingan bo’lib, bu klassik sistemadan butunlay farq qiladi.

Sistematika va filogeniya «ribosomal» va «oqsilli» daraxtlar tuzish uchun yangi ulkan usulga ega bo’ldi, sekvenirlash esa oddiygina laborant ishi bo’lib qolmoqda. (Bu xali bizda emas). Shuni aytish mumkinki, biologiyada yangi paradigma shakllandi – organik olamning barcha shakllarida DNK turli-tuman ko’rinishlari bor.

Filogenetik rekonstruksiyalarni yuqori taksonomik darajada bajarish uchun boshqa genlar yoki yadro DNKsi sohalari, masalan, elongasiya omili (elongation factor, Ef-la), oqsil issiqlik stresi genlari, miozinlar, gistonlar foydalaniladi. Shu bilan birga oqsillarning aminokislotalar ketma-ketligi va RNKning ikkilamchi tizimlari ham taqoslanadi. Oila va avlodlar darajasida esa mitoxondrial genlar tahlil qilinadi.

2003 yili Hebert [Hebert, 2003] DNK-shtrixkodni asoslaydi va bu dasturni rivojlantirishni taklif etadi.