Transferuri orizontale de gene și arbori filogenetici - SVT Lyon

Demonstrarea transferurilor orizontale de gene între ciuperci și insecte utilizând instrumentul BLAST și aplicând principiul parsimoniului.

Legături cu BO

Specialitatea terminalului: Pământul, viața și organizarea viețuitoarelor
Genetică și evoluție
Complexificarea genomilor: transferuri orizontale și endosimbioze

Universalitatea ADN-ului și unicitatea structurii sale în lumea vie permit schimburi genetice între organisme care nu sunt neapărat legate.
Schimburile de material genetic, în afara reproducerii sexuale, constituie transferuri orizontale. Acestea sunt realizate prin diferite procese (vectori virali, conjugare bacteriană).
Transferurile orizontale sunt foarte frecvente și au efecte foarte semnificative asupra evoluției populațiilor și ecosistemelor. Sunt preocupate practicile de sănătate umană (răspândirea rezistenței la antibiotice).

Obiective

Descoperiți instrumentele de lucru ale cercetătorilor în bioinformatică și genetică.
Comunicați și utilizați tehnologia digitală (Comunicați despre procesele, rezultatele, cercetarea, alegerile sale, argumentând).
Exercitați o gândire critică.

Problema

Căutăm să justificăm că achiziția dietei fitofage a anumitor artropode a fost posibilă prin transferuri orizontale de gene de la bacterii sau ciuperci.

La nivel didactic

1) Motivația sesiunii
Unii artropode au o dietă fitofagă, ceea ce înseamnă că se hrănesc exclusiv cu plante. În timpul digestiei, enzimele intestinale vor distruge macromoleculele vegetale care alcătuiesc pereții plantei (celuloză, lignină, pectină etc.). Aceste enzime sunt codificate de genele GH 28, GH 45, GH 11, CE 8 etc. Suntem mai interesați de gena GH 28 implicată în degradarea pectinei. Cercetări recente au arătat că aceste enzime ar fi fost dobândite prin transfer orizontal de gene: genele GH 28 de la o specie (bacterii, ciuperci etc.) ar fi fost integrate în urmă cu milioane de ani într-o altă specie (unele artropode).

orizontale

2) Formularea activității

Argumentează pentru să justifice decât:

  1. Transferurile genetice orizontale de la genomii fungici la genomurile artropodelor explică achiziția dietei fitofage a anumitor artropode.
  2. Achiziția dietei fitofage nu este legată de o inovație evolutivă care a apărut într-un strămoș comun artropodelor.

Suporturi de lucru

  • Suport digital: site-ul BLAST https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi
    și fișa tehnică
  • Corpus documentar:

    > XP_009550975.1
    MSALTLVLLLSATTVSSVFGASSCVGTISSLDDVAAAVKCTTVNINSFIVPAGKTFDLSLAAGTTVNLNG
    DVSFGNQTWAGPLFQISGSSITFNGNGHTFNGNGPFYWDGQGGNGGVTKPHPMMKIKISGTFTNIKVLNS
    PAHVYSVSNPAPLVMSKLTIDNSAGDAANSKSGGKAAGHNTDGFDVSTTDLTIEDSTVYNQDDCIAINKG
    SNIVFQRNTCVGGHGISIGSISTGATVSGVIISGNTITNNDNGLRIKTKASATDASVSNVTYSGNTATGI
    RKYGVLIDQSYPDTLGTPGKNVHISGITFSGAESDVAVVSGAKRVAVNCGDCTGTWDWGKLKVSGGSAGS
    ISGFSGIENFSL

    Documentul 1: Secvența GH 28 (enzima poligalacturonază) a ciupercii Heterobazidie neregulată

    Documentul 2: Arborele filogenetic al artropodelor.
    Liniile verzi, roșii și albastre indică transferuri orizontale evidențiate de oamenii de știință.
    Sursă: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4943190/pdf/evw119.pdf

    Documentul 3: Principiul parsimonii.
    Principiul parsimonii, principiul economiei ipotezelor, va duce la reținerea arborilor filogenetici care utilizează cele mai puține transformări (sau inovații evolutive).
    Sursă: "Înțelegeți și învățați clasificarea viețuitoarelor", Lecointre și Le Guyader, Éditions Belin.

    Surse documentare

    Evaluare

    Repere:

    • Relevanța elementelor preluate din documente pentru rezolvarea problemei științifice.
    • Exhaustivitatea și relevanța cunoștințelor necesare pentru a aborda problema în mod cuprinzător, pe lângă datele din documente.