Evolutionen hos mammutar och deras nu levande släktingar. För elever A B C. Anna Lorenc. Dean Madden [Ed.] bioscience explained

Relevanta dokument
Introduktion DNA, gammalt och modernt

Ärftliga sjukdomar och egenskaper hos hund

Tomat och banan hur är de släkt?

Att bygga ett fylogenetiskt träd

Henrik Brändén. bioscience explained Vol 3 No 1. Undersökning av influensavirus med hjälp av släktträd. Vetenskapsrådet Stockholm Sverige

Simulera evolutionen Ett spel för att lära ut principerna kring evolutionen med hjälp av olika föremål.

USB styrt DMX gränssnitt

Släktträd med hjälp av databaser och program från Internet

Stamträd med hjälp av databaser och program från Internet

15 Skapa en Start-Diskett

IT-körkort för språklärare. Modul 3: Ljud, del 1

LADDA UPP EN PDF-FIL OCH LÄNKA TILL DEN I DIN ARTIKELTEXT

En bioinformatisk genjakt

Spara filer eller mappar från ett kursrums filhanterare i Blackboard 9.1

Installationsanvisning för Su Officemallar 2007 För PC

MAMMUT ISTIDEN ÄR HÄR. Utställningsfakta

Anne Fischer 1) och Dean Madden 2)

Malmö University / Library and IT Service. Marcus Lindberg

Kapitel 4 Tak Tak Kapitel 4

Gran Canaria - Arbetsbeskrivning knapplänkar (Mediator 8)

FLEX Personalsystem. Uppdateringsanvisning

Gör så här för att rapportera:

Lathund. Joint Collaboration AB Korta Gatan Stockholm Tel interaxo@joint.se. Org.nr.

Arbeta med rutter i Tracker MyWay och andra program.

Skapa mappar, spara och hämta dokument

Workshop IBA internet based assessment

Kom igång med. Windows 8. DATAUTB MORIN AB

Installationsanvisningar VISI Klient

I den här övningen undersöker vi förändring över tid med hjälp av excel.

Kom igång med Disgen 7

TeamViewer Installation och användning

Grundkurs 1 IKT Filhantering

MAMMUT. Utställningsfakta

Lärarhandledning. Felix börjar skolan

Släktskap mellan människa och några ryggradsdjur

Installation av datafil för lokal lagring av e-post i Microsoft Outlook 2016

Skapa ett register över din grupp/klass

1(15) Bilaga 1. Av Projekt Neuronnätverk, ABB Industrigymnasium, Västerås Vt-05

Att skapa en bakgrundsbild och använda den i HIPP

Välj bort om du vill. 96 Internet och e-post. 2. Mail-programmet finns i datorn. 1. Skriv mail i sökrutan. Windows Live Mail i Aktivitetsfältet.

Kapitel 2 Vägg/golv... 3

Lathund för Benzing PideXX till SBF Benzing PideXX är vår huvudprogramvara för att skapa duvor och ladda in i vår klocka(benzing)

INSTÄLLNINGAR FÖR IRONCADS 2D-RITNING

Laboration 1 Introduktion till Visual Basic 6.0

Revu handledning: Spara markeringsverktyg i Verktygslådan

3. Hämta och infoga bilder

Till flera av ovanstående finns det dessutom varianter, vilka kommer att presenteras i de olika avsnitten.

Lathund för att arbeta med pdf

SNABBGUIDE för studenter windows. Utskriftshantering, Kopiering och Scanning

1 Den normala kartbilden

PubMed (Medline) Fritextsökning

Instruktion: Trådlöst utbildningsnät orebro-utbildning

Region Skåne Verksamhetsledningssystem (VLS)

Microsoft Word. Lathund för. Innehåll. Autokorrigering. Autotext. Format

Handhavande manual problemhantering

Steg 1 Minnen, mappar, filer Windows 7

Karlstads universitetsbibliotek

HIR-Växt- Näsgård Karta. HIR-Växt och Näsgård Karta

1 Översikt Vad är kontokoder? Konto/Mapp uppbyggnad Tillgång till Kontokoder Område Kontokoder...5

Filbindningar. Mike McBride Översättare: Stefan Asserhäll

GelSprinter GXe3350N. Snabbguide

Hur gör jag för att ladda ner kemidata och använda dem i MS Excel?

web: fax: tel: kontor , Toby Edmundsson mobil: , Jan

LAJKA-GUIDE. Så kör du. Windows på din Mac. 7 Fler spel och program 7 Enklare än Bootcamp 7 Körs direkt i OSX 7 Helt gratis

Uppgift 18 Eget programval

IT-system. BUP Användarmanual

Rullningslisten. Klicka på rullningslistpilar (pil upp eller pil ner) 1 för att förflytta dig i önskad riktning, en liten bit i taget.

Skapa din egen MediaWiki

Tina Alfonsson Gunilla Stenkilsson

iphone/ipad Snabbguide för anställda på HB

Beställning till Husfoto. Handledning

Klipp-och-klistra DNA: fixa mutationen med gen editering DNA, RNA och Protein

Lathund för att hantera kongresshandlingar. Dator PC och Mac

Olika celltyper Indelningen av organismvärlden. Kap 2 s34-38, kap 3 sid i boken

TUTORIAL 3: ATT STARTA ETT NYTT PROJEKT, IMPORTERA ELLER DIGITALISERA MATERIAL, SAMT SORTERA DET.

Introduktion till LÄROBJEKT. tisdagen

Objektorienterad programmering Föreläsning 2

Dags att skriva uppsats?

Kom igång med Denna korta manual hjälper dig med att komma igång med programmen Vital och ViTex.

Författare Version Datum. Visi System AB

2. Komma igång Skapa grupper och elever Skriv också ut sidan 13 så att eleverna har en snabbguide till programmet.

Kom igång. Readyonet Lathund för enkelt admin. Logga in Skriv in adressen till din webbsida följt av /login. Exempel:

SKYPE uppkoppling under SAAF årsmötet.

Dokument i klassens aktivitet

Installationsanvisning för Su Officemallar 2003 För PC

Daniel Clarhed

Manual. Anpassad för CMS Made Simple version 1.9.x (uppdaterad ) Birger Eriksson webblots.se

Mer information om RefWorks, andra referenshanteringsprogram och hur man refererar hittar du på Linköpings universitetsbiblioteks webbsidor.

Om Mappar Uppgift 1: Skapa en mapp på Skrivbordet... 2 Om enheter... 3 Uppgift 2: Byt namn på din nya Höst -mapp till Vår...

Övning i bioinformatik

Lathund länkar. Skapa en intern länk som en sida

Installationsanvisning för Su Officemallar 2013 För PC

Har du dubbletter i din databas?

Kom igång med RIB Karta 1.1

Din guide till. Klientinstallation MS Driftservice

Sta. Sta. Sta. ulricaelisson.se. Scratch STARTA PROVA KODEN KÖR! TIPS. Rita en ny sprite. Eller välj en från mappen

Datorövning 2 Statistik med Excel (Office 2007, svenska)

I den tidigare filen Manual Editor belystes grunderna för enkel uppdatering samt editorns utformning.

ViTex snabbguide. 1. Inläsning till ViTex från scanner eller PDF Läs in text via scanner Läs in text från en JPEG-bild eller ett PDF-dokument

Spara filer eller mappar från ett kursrums filhanterare i Blackboard 9.1

Transkript:

bioscience explained 12467 Anna Lorenc Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Plön, Deutschland Dean Madden [Ed.] NCBE, University of Reading, UK För elever Evolutionen hos mammutar och deras nu levande släktingar Introduktion Hur är asiatiska och afrikanska er besläktade med ullhåriga mammutar? Ullhåriga mammutar (Mammuthus primigenius) var mycket framgångsrika arter, som man tror har existerat i stort antal. De fanns från Spanien till Nordamerika. De äldsta fossilen av ullhåriga mammutar är 150 000 år gamla. De flesta ullhåriga mammutar dog ut i slutet av Pleistocene (10 12 000 år sedan), medan det finns lämningar så sent som för 3 700 år sedan. Tre möjliga evolutionsära släktskap mellan ullhåriga mammutar och moderna er. BILD FRÅN: Sedwick, C. PLoS Biology 6 (4): e99 Mammutar är nära besläktade med de er som lever idag, men tills nyligen har det exakta släktskapet mellan dessa arter varit oklart. Delade mammutarna en gemensam förfader med dagens er (B)? Eller var de närmare besläktade med en av de moderna arterna (A or C)? A B C Kontakt: d.r.madden@reading.ac.uk Afrikansk Asiatisk Asiatisk Ullhårig mammut Afrikansk Ullhårig mammut www.bioscience-eplained.org Asiatisk 1 Ullhårig mammut Afrikansk

20 cm Del av höger bakben hos en ullhårig mammut, som använts för mtdna sekvensdata i denna övning. DNA extraherades ur mycket väl bevarad muskelvävnad. BILD FRÅN: Rogaev, et al. PLoS Biology, 4(3): e73 Forskare har diskuterat detta släktskap under lång tid. Jämförelse av tänder, snabelspetsens struktur, hårstruktur och immunologiska reaktioner har alla misslyckats med att lösa dispyten. Lyckligtvis kan DNA användas för att bedöma dessa släktskap DNA från levande er och DNA extraherat från ett ~33 000-år gammalt mammutben, som man hittat fruset i Sibirien 1986, användes för att fastställa dessa släktskap. (Den frusna mammuten kallades Enmyn efter floddalen Enmynveem, där man hittade den.) DNA är det avgörande rättsliga beviset för evolutionen. DNA sekvenserna från de två nu levande erna kan jämföras med sekvensen från mammuten och ett evolutionsträd baserat på sekvensskillnader kan ritas upp. Intermembranutrymme Cristae Ribosom Granuler ATP-syntaspartiklar Matris DNA Strukturen av en mitokondrie - figuren visar var DNA finns. Inre membran Yttre membran OBS! Om en box kommer upp över Geneious start-up screen, som meddelar att din "Pro-version" inte gäller längre, klicka på "use Geneious Basic"! De sekvensdata som tillhandahålls kommer från mitokondrie DNA (mtdna). Mitokondrier är organeller som finns inne i cellerna och som gör det möjligt att utnyttja energi. Mitokondrier har sitt eget genom och varje mitokondrie innehåller flera kopior av detta. Celler kan innehålla tiotusentals mitokondrier, vilket gör mtdna rikligt och det är därför lättare att extrahera mtdna från celler än kärn DNA. Detta förklarar också varför mtdna under många år var huvudkällan vid analys av gammalt DNA. Mammutar och moderna er DNA-analys Eftersom det mtdna som används i denna övning är en relativt lång sträcka DNA (16 842 baser), så skulle det ta mycket lång tid för aligning av tre sekvenser, även med hjälp av en dator. Av denna anledning har alignments preparerats i förväg i dokumentet: elephants_and_mammoth.geneious. För att ladda ner detta dokument måste du först ladda ner Geneious mjukvara. Ladda ner detta från: www.dnadarwin.org/ casestudies/10. Tryck därefter på Data och därefter på Open. Dubbelklicka på Mammoth data 1. Dubbelklicka på elephants_and_mammoth.geneious document. Då startas Geneious mjukvara. Ladda ner filen med DNA sekvens data in i programmet. 2. Geneious fönstret visar nu mtdna-sekvenserna från den ullhåriga mammuten, samt från de asiatiska och afrikanska erna: www.bioscience-explained.org 2

3. Använd zoom-tangenterna för att zooma in på DNA data. Zoom-knapparna 4. Scrolla genom data, leta efter skillnader mellan de tre mtdna sekvenserna. (Tips: titta bara efter olika färger eller efter förändringar i den gröna remsan överst vid sekvenserna). Håll på ett ungefär reda på förändringarna, som du eventuellt upptäcker, t ex A ändras till C, G ändras till C osv. Använd inte alltför mycket tid till detta: du skall bara få ett första intryck av likheter och olikheter mellan de tre arternas sekvenser. 5. Du kommer att finna att de flesta sekvenser är identiska hos de tre arterna. Att jämföra sekvenser med hjälp av ögonen är mycket mödosamt och det blir lätt felaktigheter (speciellt om du är färgblind). Lyckligtvis har Geneious en annan metod att jämföra sekvenser: Statistik boxen. Frågor Identitets grafen över sekvenserna visar hur lika de är : grön= identisk; senapsfärgad= några olikheter; röd=många olikheter. 1. Vilka typer av nukleotidsubstitutioner är de vanligaste? 2. Kan du redogöra för varför vissa nukleotid mutationer är vanligare än andra? Tips: tänk på den kemiska strukturen hos de olika baserna i DNA; visas nedan. Adenin Thymin Guanin Cytosin En förenklad bild av DNA-struktur. 3 www.bioscience-explained.org

6. Välj två sekvenser genom att klicka på namnen till vänster och håll ner tangenten eller (på Mac) eller Ctrl-tangenten (på PC) när du väljer dem. Undersök därefter data i Statistik boxen. Titta på Pairwise % Identity värdena. Genom att jämföra arternas sekvenser parvis, kan du förutsäga vilket av de tre evolutionära träden som visas i introduktionen, som kan vara korrekt? Statistik-panel (använd % -tabb för att visa) 7. Bygg ett evolutionärt (fylogenetiskt) träd på följande sätt, för att kontrollera din förutsägelse. Välj mtdna sekvenser i det övre fönstret. Välj mtdna sekvenser här genom att klicka på namnet. A www.bioscience-explained.org 4

8. Klicka på Tree -knappen överst i Geneious huvudfönster. En dialogbox blir synlig. Välj Jukes-Cantor som Genetic Distance Model och UPGMA som Träd bygg metoden. Klicka sedan på OK. Välj Jukes-Cantor och UPGMA här. Träd-knappen 9. Ett fylogenetisk träd skapas. Välj Show Tip Labels (Display namn) i panelen på höger sida. Välj Display names. 10. Om du väljer Show Branch Labels, visar sig nummer på grenarna. Dessa visar antalet bassubstitutioner per läge i DNA sekvens data. 5 www.bioscience-explained.org

Frågor 1. Diskutera varför släktskapen mellan moderna er och den ullhåriga mammuten diskuterades under så lång tid. 2. Vilket av de tre träden som visas på sidan 1 (A, B eller C) är korrekt? Ytterligare aktiviteter Nu levande släktingar till er Dugongen (Dugong dugon) och klippdassen (Procavia capensis) anses vara nära släktingar till moderna er. Deras mitokondrie DNA (mtdna) har också isolerats och sekvenserats och kan användas för att framställa ett evolutionärt träd. Klippdasse (Procavia capensis) BILD FRÅN: Julien Willem, Wikimedia Commons. BILD FRÅN: Hans Hillewaert. Wikipedia.org 3. Dugong (Dugong dugon) www.bioscience-explained.org 6

Om din dator är ansluten till Internet, så kan du ladda ner mtdna sekvenserna för dessa två djur. Alternativt, eftersom det kan ta lång tid att aligna sekvenserna, så kan du få dessa data färdiga för analys. Att ladda ner data från internet (kan ta lite tid) 1. Starta Geneious och klicka på Nucleotide under NCBI i kolumnen på vänster sida: 2. Lägg in en Accession code i sökfältet och klicka på Search-knappen: 3. Sekvensen laddas ner från internet och visas i Geneious huvudfönster: GenBank-koder Accession-koder för de fullständiga mtdna sekvenserna från följande arter: Afrikansk Asiatiisk Ullhårig mammut N.amerikansk mastodont Klippdasse Dugong DQ316069 DQ316068 DQ316067 EF632344 NC_004919 NC_003314 7 www.bioscience-explained.org

4. Dra den nedladdade sekvensen in i samma mapp som de två erna och mammutsekvenserna, sök därefter efter och ladda ner den andra mtdna sekvensen från NCBI databasen. Drag in den andra nedladdade sekvensen i samma mapp som de övriga sekvenserna som du skall analysera. 5. Välj alla tre sekvenserna på samma gång (genom att hålla ner Shift-tangenten samtidigt som du klickar på namnen), klicka sedan på Alignment-knappen överst i Geneious-fönstret. Alignmentknappen Välj alla sekvenserna genom att hålla ner Shift tangenten samtidigt som du klickar på dem. VIKTIGT! 6. När dialogruta visas, försäkra dig om att Genious Alignment har valts, klicka sedan på OK-knappen. "Alignment"; även ett litet antal DNA sekvenser, kan ta flera timmar på en långsam dator. Du kanske därför vill använda de "ready-aligned" sekvenser som finns (se nästa sida). www.bioscience-explained.org 8

7. De alignade sekvenserna kan användas för att konstruera ett evolutionsträd som beskrivs nedan. Använda ready-aligned sekvenser för att bygga ett evolutionsträd 1. Dubbelklicka på dokumentet som kallas: Dugong_Hyrax_Mammoth_Elephants.geneious. Detta startar Geneious om programmet inte redan körs. 2. Framställ en fylogeni (evolutionsträd) genom att välja data i det översta Geneious fönstret och klicka på Tree-knappen överst i Geneious huvudfönster. En dialog box blir synlig. Välj Jukes-Cantor som Genetic Distance Model och UPGMA som Tree build Method, klicka sedan på OK. Knappen för att bygga ett träd Välj Jukes-Cantor och UPGMA. Frågor 1. Beskriv var klippdassen och dugongen finns på det evolutionära trädet. 2. Vad säger trädet om hur nära släkt dessa två djur är med moderna er och mammutar? 3. Om du placerar människor på samma träd, var skulle du sätta dem? 9 www.bioscience-explained.org

Mammutar och mastodonter Den utdöda nordamerikanska mastodonten (Mammut americanum) hade tjockt kroppshår, som den ullhåriga mammuten, men olikt moderna er. De hade rakare betar än den ullhåriga en och olikt mammuten, ryggen sluttade inte och den hade ett större och plattare huvud. Mastodonten hade ungefär samma storlek som en modern asiatisk (~3 m stor). Det verkar på mastodontens tänder att den var en browser (detta innebär att den betade av högt växande vegetation), inte en grazer (detta skiljer den från moderna er och den ullhåriga mammuten). Fråga 1. Baserat på dess utseende och levnadssätt, var skulle du placera den nordamerikanska mastodonten på evolutionsträdet med mammuten och nu levande er? BILD FRÅN: Dantheman9758. Wikipedia.org Nordamerikansk mammut eller mastodont (Mammut americanum). Mitokondrie-DNA har renframställts and sekvenserats från en mastodont tand, som man hittat i Alaska. Detta har alignats med mtdna från moderna er och från den ullhåriga mammuten. 1. Dubbelklicka på dokumentet: Plus_Mastodon.geneious. Detta startar Geneious, om man inte redan kör programmet och ladda ner mtdna sekvensdata i mjukvaran. www.bioscience-explained.org 10

2. Bygg upp ett evolutionsträd genom att välja data i det övre Geneious fönstret och klicka på Tree-knappen överst i Geneious huvudfönster. En dialogbox kommer upp. Välj Jukes-Cantor som Genetic Distance Model och UPGMA som Trädbyggarmetod, klicka därefter OK. Tree-knappen Välj Jukes-Cantor och UPGMA. Observera Alla dessa artiklar finns gratis tillgängliga på: www.plosbiology. org. Ytterligare referenser finns listade i handledningen för lärare. Frågor 1. Överenstämmer trädet som byggts upp med mtdna data från mastodonten med dina förutsägelser? 2. Hur förklarar du de evolutionära sambanden som visas i trädet? (Du kanske vill undersöka teorin som finns om landbryggan över Berings sund och läsa mer om mammutar och masodonter samt om efantfamiljens utvecklingshistoria.) Ytterligare läsning Cooper, A. (2006) The year of the mammoth. PLoS Biology, 4(3): e78. doi: 10.1371/journal.pbio.0040078. Detta är en artikel som är lätt att följa och som sätter sekvenseringen av mammutens mitokondriegenom i sitt sammanhang och beskriver de metoder som använts och används idag. Gross, L. (2006) Reading the evolutionary history of the woolly mammoth in its genome. PLoS Biology, 4(3): e74. doi: 10.1371/journal.pbio.0040074. En enkel rapport som förklarar upptäckterna i Rogaev et al. uppsats. Rogaev, E.I. et al (2006) Complete mitochondrial genome and phylogeny of pleistocene mammoth Mammuthus primigenius. PLoS Biology, 4(3): e73. doi: 10.1371/ journal.pbio.0040073. Detta är en av de vetenskapliga artiklar som denna övning baseras på. Rohland, N. et al (2007) Proboscidean mitogenomics: Chronology and mode of elephant evolution using mastodon as outgroup. PLoS Biology, 5(8): e207. doi: 10.1371/journal. pbio.0050207. Mastodontens sekvensdata erhölls från denna undersökning. 11 www.bioscience-explained.org