שעון מולקולרי
שעון מולקולרי, או שעון גני, הוא שיטה בגנטיקה לקביעת מתי שני מינים התפצלו מאב קדמון משותף. השיטה משווה הבדלים בין רצפי DNA. ההנחה הבסיסית היא שהבדלים אלה מצטברים בקצב שניתן לכיול, וכך אפשר להעריך זמנים אבולוציוניים.
הרעיון הוצע לראשונה בשנת 1962 על ידי אמיל צוקרקנדל ולינוס פאולינג. הם ראו שקצב השינויים בחלבון ההמוגלובין התואם את הזמן בו שושלות מסוימות התפצלו, כפי שניתן להעריך ממאובנים. אחר כך אלן וילסון ווינסנט סאריץ' ובמיוחד מוטואו קימורה פיתחו רעיון זה והסבירו שמוטציות נוצרות בגלל טעויות בשכפול ה-DNA. מוטציות נייטרליות (שאין להן השפעה על השרידות) יכולות להצטבר ולשמש כמדד זמן, אם יודעים לכייל את קצב המוטציות.
כדי להשתמש בשעון צריך לכייל אותו. הכיול נעשה לעתים קרובות בעזרת מאובנים שהתאריכים שלהם ידועים בתארוך רדיומטרי. בהתחלה הניחו שקצב השינוי קבוע לכל המינים ולכל החלקים בגנום. עם הזמן התברר שהנחה זו לא נכונה לחלוטין. קצב השינוי משתנה בין קבוצות שונות ובחלקים שונים של הגנום. למשל, בחלק מהעופות השעון המולקולרי מתקדם בקצב חצי מזה שבאחרים, ולחלק מהצבים הקצב נמוך בהרבה.
השפעות נוספות על הדיוק כוללות שינויים בגודל האוכלוסייה, אירועי צוואר בקבוק (הקטנה חדה באוכלוסייה) ותהליכים אבולוציוניים אחרים. לדוגמה, אבולוציית הברדלס לא ניתנת לבחינה מדויקת על בסיס שעון בלבד בגלל צווארי בקבוק בעבר.
חוקרים כמו איילה וג'פרי ה. שוורץ הצביעו על בעיות יסודיות בהנחה של קצב קבוע. כדי להתמודד עם השונות פותחו גישות סטטיסטיות מתקדמות.
מודלים מודרניים קוראים להם "שעונים רגועים". מודלים אלה מאפשרים שקצב השינוי ישתנה לאורך אילנות יוחסין שונים. הם משתמשים בכלים סטטיסטיים מתקדמים, כולל שיטות בייסיות (Bayesian) וחישובי שרשראות מרקוב והמונטה קרלו (MCMC), כדי להעריך טווחים של זמנים ופרמטרים נוספים.
גם שעונים רגועים נותנים הערכות סטטיסטיות ולא הוכחות מוחלטות. לכן משולבים נתוני רצף הטרוכרונומטריים, דוגמאות עתיקות של DNA ומאובנים כדי לכייל ולשפר את הדיוק.
שעון מולקולרי הוא כלי חשוב בסיסטמטיקה מולקולרית, תחום שמשתמש ב-DNA כדי לבנות עצי יוחסין ולהבין קשרים בין מינים. הוא מסייע לקבוע מתי אירעו פיצולים שאינם מתועדים במאובנים, במיוחד כשהמאובנים חסרים.
עם זאת, הערכות מבוססות שעון יכולות להיות לא דיוקות. בטווחי זמן ארוכים השגיאה עלולה להיות גדולה, ולפעמים הטווח המקובל של אי־הוודאות מגיע עד כ־50% מהערך המוערך.
שעון מולקולרי
שעון מולקולרי הוא דרך לבדוק מתי שני מינים נפרדו מאותו אב קדמון. הרעיון בודק הבדלים ב-DNA. DNA הוא החומר הגנטי שמספר לגוף איך להתפתח.
בשנת 1962 זיהו שני מדענים, צוקרקנדל ופאולינג, שהשינויים בחלבון מסוים הולכים ביחד עם הזמן. אחר כך חוקרים הבינו שמוטציות קורות בגלל טעויות כשה-DNA משתכפל. כשמוטציות אלה נייטרליות זה אומר שהן לא מזיקות ויכולות להצטבר בלי לשנות הרבה.
כדי לדעת כמה זמן עבר צריך לכייל את השעון. הכיול נעשה בעזרת מאובנים. מאובן הוא שארית של יצור קדום שמאפשר לדעת מתי הוא חי. התאריכים של מאובנים נקבעים בשיטות רדיומטריות.
גילו שהשעון לא תמיד מתקתק באותו קצב. יש קבוצות של בעלי חיים שבהן השעון איטי יותר. למשל, בחלק מהצבים הקצב איטי מאוד. גם שינויים בגודל האוכלוסייה יכולים להקשות על המדידות.
מפתחים "שעונים רגועים" שמאפשרים לקצב להשתנות. משתמשים בו בשיטות סטטיסטיות מיוחדות כדי לקבל הערכות טובות יותר.
השעון עוזר לביולוגים לבנות "עץ משפחה" של מינים, כלומר להבין מי קרוב למי. הוא שימושי כשאין מאובנים. אבל יש לו שגיאות, ולעיתים טווח השגיאה גדול.
תגובות גולשים