Моделирование процесса накопления точечных мутаций в консервативных областях геномов как инструмент для расчета абсолютной скорости молекулярной эволюции крупных таксонов животных : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Н. В. Воронова

Abstract

Объект исследования: скорость появления нуклеотидных замещений в эволюционно консервативных областях генома, или, иначе, скорость молекулярной эволюции. Предмет НИР: изменчивость нуклеотидных последовательностей генов COI, COII, cytb и EF1a насекомых из разных таксонов, кардинально различающихся особенностями эволюционной истории. Цель НИР: построение биологически обоснованной математической модели накопления нуклеотидных замен в консервативных генах животных, описывающей молекулярные события, происходящие в крупных таксонах в процессе их эволюции. В работе использованы: энтомологические методы (сбор энтомологического материала; изготовление тотальных морфологических препаратов); молекулярно-генетические методы (ПЦР с геноспецифичными праймерами, секвенирование ДНК); биоинформационные методы (разработка программного инструмента на языке Python, статистический анализ нуклеотидных последовательностей, анализ нуклеотидного сходства последовательностей). В результате создан программный инструмент, позволяющий проводить скрининг глобальной базы данных нуклеотидных последовательностей GenBank и извлекать все содержащиеся в ней записи, относящиеся к определенной таксономической группе. С использованием разработанного инструмента провели извлечение последовательностей генов COI, COII, cytb, EF1a следующих таксонов насекомых: Aphidoidea, Coccoidea, Phylloxeroidea, Psylloidea и Aleyrodoidea (10522 последовательности 2636 видов насекомых). Также создан программный инструмент для обработки массивов данных о нуклеотидных и аминокислотных последовательностях. В результате показано, что скорость нуклеотидных замещений, выраженная как значение межвидовой и внутривидовой генетической дистанции, находятся в зависимости от особенностей биологии, экологии и размножения насекомых в таксоне. Разработана математическая и, на ее основе, компьютерная модель, позволяющая оценивать влияние особенностей биологии и экологии организмов в таксоне на скорость изменения нуклеотидной последовательности в митохондриальных геномах. В процессе исследования создана и передана в Республиканский банк ДНК человека, животных, растений и микроорганизмов Института генетики и цитологии НАН Беларуси коллекция биологического материала тлей фауны Беларуси (15 образцов).