Z ískání dat

1. Získání dat • Sběr vzorků • Izolace DNA • Výběr vhodného márkru (co už bylo publikováno pro srovnání, dostupnost, mutační rychlost, atd.)

2. Velká vs. Malá fylogenetika • malé rozdíly mezi sekvencemi • nízká podpora kládů • často v rámci reproductive units – možnost introgrese

5. Alignment

6. Alignment

7. Alignment

8. Alignment

9. Alignment • Homologizace pozic • Každý mismatch má jistou „penalty“, totéž platí pro otevření Gapu a pro prodlužování Gapu • V jednoduchých případech možno okometricky • Standardně se používá specializovaný software, např. CLUSTAL W.

10. Velká vs. Malá fylogenetika • malé rozdíly mezi sekvencemi • nízká podpora kládů • často v rámci reproductive units – možnost introgrese • nutno odlišovat „gene trees“ a „species trees“

12. Koalescenční teorie • proč jsou si alely v jednom druhu vzájemně bližší, než v jiném druhu? • Jaký je vztah genetické variability k velikosti populace? • A k populační historii? A ke geografické struktuře?

13. Koalescenční teorie • odvození z pravděpodobnosti přežívání linií

15. Koalescenční teorie • Pravděpododnost společného předka dvou jedinců: 1/2N • Pravděpodobnost odlišných předků k jedinců: (1-1/2N)(1-2/2N)…(1-(k-1)/2N) • Pravděpodobná koalescence: 1-Gkk = k(k-1)/4N

16. Koalescenční teorie • Jak dlouho to trvá? 4N/k(k-1)+ 4N/(k-1)(k-2) +…+4N/2 4N (1-1/k)

17. Koalescenční teorie • dvě náhodné kopie genu budou sdílet MRCA průměrně za 2N generací • za 4N generací by měly všechny linie splynout

18. Koalescenční teorie

19. Koalescenční teorie - předpoklady • Stabilní populace • Neutralita znaku • Geografická homogeneita

20. Výpočet populační velikosti • Podle principu koalescenční teorie • nutno znát mutační rychlost • Populace se dá charakterizovat parmetrem Θ (Θ = 4Ne * u)

22. Výpočet populační velikostiJaké překvapení • Census versus effective population size • Vysvětlení se hledalo • v historických změnách demografických parametrů • v selekčním tlaku • v rozdílných vlivech „life history“ na různé márkry: mtDNA vs. Y chromozóm vs. autozómy

23. Změny populační velikosti • Klimatické cykly, infekce atd. • Vliv na dobu koalescence • population bottlenecks během fragmentace i rekolonizace

24. Selekce • Jak ji změřit? • dN/dS poměr • Negativní • Pozitivní • Ve prospěch heterozygotů • Vliv na dobu koalescence

25. Vliv „life history“ • Rozdílná migrace samců a samic • velká variance v reprodukční úspěšnosti

26. Odhad demografické historie • Mismatch distribution • histogram četností mutačních rozdílů v jednotlivých dvojicích vzorků • (DNAsp, Arlequin)

27. Mismatch distribution

28. Mismatch distribution

29. Odhad demografické historie • Mismatch distribution

30. Odhad demografické historie • Mismatch distribution

32. Odhad demografické historie • Lineages through time • rozložení počtu genealogických linií v čase. • (Genie)

34. Odhad demografické historie • Skyline plots • zlepšný algoritmus Lineage Through Time. Počty linií jsou porovnávány v optimalizovaných časových intervalech • (Genie)

36. Odhad demografické historie • h/p poměr a z něj odvozené indexy jako Tajima’s D, Fu’s Fs • Tyto metody jsou založeny na poměru „starého“ vs. „mladého“ polymorfismu. V expandovaných populacích (převaha „mladého“) nabývají záporných hodnot • (DNAsp, Arlequin)

37. Odhad demografické historie • Maximum Likelihood odhady populačních parametrů • Porovnává se pravděpodobnost pozorované topologie Genetree s navrženými parametry populačního modelu (např. Θ a g, kde θt = θinitial–gt) • Parametry se postupně „vylepšují“ až se najdou ty, které maximalizují pst pozorování • (Fluctuate, Lamarc, Sweep-Botleneck)

38. Datování událostí • Klasické molekulární hodiny • LRT test • linearised tree • ML test • local rates v každém uzlu a optimalisace parametrů • Malá divergence – nutno brát v potaz lineage sorting a stochasticitu akumulace mutací

39. Datování událostí • Malá divergence – nutno brát v potaz lineage sorting a stochasticitu akumulace mutací • tradiční Neiův přístup • Moment methods • ML methods

40. Vliv Pleistocénních glaciací na speciaci • mtDNA divergence predatuje Pleistocén • druhy však do dob ledových vstupovaly už strukturovány

42. Complete glaciation of the shelf

43. And its impact on shelf and slope biota

44. Notothenioidei-suitable model • two adaptive radiations • first likely in relation to miocen coldering (cca 24 MY) • second cca 3.5 MY- fam. Trematomidae

45. Trematomus project • study the speciation mechanisms in the unique marine species-flock • envision the geographical structuration of shelf fishes • evaluate the role of climatic changes on the evolution of Antarctic biota • appreciate the roles of intrinsic factors in shaping the population structure

50. Conclusions • Glacial cycles apparently had significant impact on some but not all shelf organisms • life history likely modifies the effects of these dramatic fluctuations • presently we do not witness any ongoing speciation within studied species