Εξελικτική Οικολογία - Διάλεξη 5

Transcript

1 Εξελικτική Οικολογία - Διάλεξη 5 ΑΡΧΑΙΟ DNA: Μια κρυφή ματιά στο παρελθόν, νέοι ορίζοντες για το μέλλον Εισηγητής Επικ. Καθ. Πουλακάκης Νίκος poulakakis@nhmc.uoc.gr

2 Αρχαίο DNA (adna) H τεχνολογική ανάπτυξη της Μοριακής Βιολογίας εύκολη και ταχύτατη αλληλούχιση DNA άνθιση στο χώρο της εξελικτικής Βιολογίας Ωστόσο μόνο έμμεσες ενδείξεις για τις ιστορικές διαδικασίες που έχουν συμβάλει στην διαμόρφωση των αλληλουχιών DNA δηλαδή η Μοριακή Εξέλιξη είναι «παγιδευμένη» μέσα στο χρόνο

3 Αρχαίο DNA (adna) Αρχαίο DNA: Παράθυρο με θέα το παρελθόν Αναπαράσταση Πλειστοκαινικών ελαφιών Κρήτης Οστά ενός εξαφανισμένου είδους γιγάντιας χελώνας των Γκαλάπαγκος Ο όρος «αρχαίο» DNA καλύπτει κάθε ποσότητα DNA, μικρή ή μεγάλη, που βρίσκουμε σε νεκρούς οργανισμούς (σκελετούς, μούμιες) σε τμήματα τους (τρίχες, φτερά, φολίδες, σπέρματα, κουκούλια) ή σε προϊόντα τους (σάλιο, σπέρμα, αίμα, ουρία, περιττώματα) και το οποίο έχει υποστεί αυτολυτικές ή διαγενετικές διεργασίες ή άλλη μετατροπή.

4 Αρχαία Βιομόρια Η ανάκτηση βιολογικών μακρομορίων (π.χ. DNA) από αρχαιολογικά και παλαιοντολογικά ευρήματα. Οργανικά συστατικά διαφόρων οργανισμών έχουν απομονωθεί και χαρακτηριστεί από πολύ καλά διατηρημένους απολιθωμένους οργανισμούς η διατήρηση και ανάκτηση αμινοξέων από ένα ψάρι της Δεβονείου περιόδου (360 εκ. χρ. πριν από σήμερα) (Abelson 1954) η μελέτη κολλαγόνου από διάφορα είδη θηλαστικών του Πλειστοκαίνου (Ηο 1966) η ανάκτηση γλυκοπρωτεϊνών από κέλυφος μαλακίου ηλικίας 80 εκ. χρ. (Weiner et al. 1976) η ανάκτηση κολλαγόνου από δεινόσαυρους της Ιουρασικής και Κρητιδικής περιόδου (Armstrong et al. 1983) η παρουσία διαφόρων λιπιδίων (λιπαρά οξέα, στεροειδή κ.α.) σε αρχαιολογικά ευρήματα (Evershed 1993)

5 Αρχαία Βιομόρια Η γνώση για τη διατήρηση πυρηνικών δομών και νουκλεϊκών οξέων έχει αποκτηθεί από τις αρχές του 20ου αιώνα Η επιτυχής βλάστηση του καρπού του φυτού Canna sp.(είδος κρίνου) που συλλέχθηκε από ένα τάφο μίας αρχαιολογικής θέσης στη Santa Rosa de Tastil της Αργεντινής (550 π.χ.) (Sivori et al. 1968)

6 Πρώτες μελέτες Αρχαίο DNA (adna)

7 Πρώτες μελέτες Αρχαίο DNA (adna)

8 Αρχαίο DNA (adna) Ποιο είναι το θεωρητικό όριο διατήρησης του DNA; Νουκλεάσες αποσύνθεση του DNA Παράγοντες που αναστέλλουν την δράση των νουκλεασών ξηρασία, χαμηλή θερμοκρασία και οι υψηλές συγκεντρώσεις αλάτων Άλλοι μηχανισμοί καταστροφής του DNA οξείδωση, υδρόλυση, απαμίνωση και αποπουρίνωση (αδενίνη, γουανίνη) ακτινοβολία Hofreiter et al Nature Reviews

9 Αρχαίο DNA (adna) Σε φυσιολογικές συγκεντρώσεις αλάτων, ουδέτερο ph και θερμοκρασία 15 ο C χρειάζονται χρόνια για την υδρολυτική καταστροφή του DNA. Διατήρηση μορίων DNA (800bp) σε υδάτινο περιβάλλον από Pääbo & Wilson 1991 Προσπάθειες εκτίμησης του θεωρητικού ορίου επιβίωσης του DNA σε διάφορες θερμοκρασίες Θεωρητικά το όριο ανέρχεται 1 εκατομμύριο χρόνια (σίγουρα όχι πέραν των 2 εκ. χρ.) Η επιβίωση του DNA εξαρτάται και από το τμήμα του οργανισμού από το οποίο προέρχεται.

10 Αρχαίο DNA (adna) Δυνητικές πηγές adna οι τρίχες, το δέρμα και τα απεκκρίματα για τα ζώα και το ξύλο, τα φύλλα και οι ρίζες για τα φυτά Ιδανικές πηγές Οστά Δόντια Σπόροι Η παρουσία υδροξυαπατίτη και η σύνδεσή του με το DNA υποδιπλασιάζει το βαθμό αποπουρίνωσης

11 Αρχαίο DNA (adna) Αλληλουχία χλωροπλαστικού DNA από φύλλα του φυτού Magnolia sp., τα οποία είχαν διατηρηθεί σε ανοξικές συνθήκες σε αποθέσεις στην περιοχή Clarkia του Idaho (ΗΠΑ), ηλικίας εκ. χρ. (Golenberg et al. 1990). Αν και αμφισβητείται αφού δεν έχει επαναληφθεί είχε το θετικό αποτέλεσμα της αναγκαστικής επανεκτίμησης της χρονικής κλίμακας για τη διατήρηση του adna «Εάν επιβεβαιωθεί η παραπάνω αλληλουχία, ανοίγει ο δρόμος για την ανάκτηση αλληλουχιών ανεξάρτητα της γεωλογικής ηλικίας και το όνειρο κάθε εξελικτικού βιολόγου για ένα ταξίδι πίσω στο χρόνο με στόχο τη δημιουργία του δέντρου της ζωής θα πάψει να ανήκει στη σφαίρα της φαντασίας» (Pääbo & Wilson 1991)

12 Αρχαίο DNA (adna) Αν το DNA επιβιώσει είναι τεμαχισμένο και χημικά τροποποιημένο. Μικρού μοριακού βάρους μόρια με μέγεθος που δεν υπερβαίνει τα ζεύγη βάσεων Αν και οι κατάλληλες ταφονομικές συνθήκες για τη διατήρηση adna είναι θεωρητικές, πιστεύεται ότι η ελάχιστη μεταφορά του υλικού μετά το θάνατο, ο γρήγορος ενταφιασμός, η χαμηλή θερμοκρασία, η ανοξία, το ουδέτερο ph, η έλλειψη νερού, το χαμηλό ιζηματογενές φορτίο και οι μικρές διαγενετικές επιδράσεις, είναι παράγοντες που συμβάλουν στη διατήρηση των μακρομορίων

13 Αρχαίο DNA (adna) Είδη ζώων από τα οποία έχει επιτευχθεί η ανάκτηση DNA Hofreiter et al Nature Reviews

14 Αρχαίο DNA (adna) Hofreiter & Lister 2006 Current Biology Μαμούθ, Mammuthus primigenius, τότε και σήμερα. Η αναπαράσταση του σκελετού ενός μαμούθ από τη Σιβηρία (Paleontological Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow) επί μιας προϊστορικής ζωγραφιάς σε ένα σπήλαιο στη Γαλλία, όπου απεικονίζεται ένα μαμούθ. (Φωτογραφία από Ulrich Joger, State Natural History Museum, Braunschweig, Germany.) Κατεψυγμένο Μαμούθ

15 Αρχαίο DNA (adna) Στρώμα άνθρακα Τα ιζήματα έχουν ενταφιαστεί σε βάθος τουλάχιστον 3 km και έχουν υποβληθεί σε θερμοκρασίες της τάξεως των ο C Απίθανη η επιβίωση Τελικά: προϊόν επιμόλυνσης

16 Τα 9 κριτήρια αυθεντικότητας: (1) Απομόνωση των χώρων εργασίας: διαχωρισμός εξαγωγής και πολλαπλασιασμού DNA (PCR) Αρχαίο DNA (adna)

17 Αρχαίο DNA (adna) Τα 9 κριτήρια αυθεντικότητας: (1) Απομόνωση των χώρων εργασίας: διαχωρισμός εξαγωγής και πολλαπλασιασμού DNA (PCR) (2) Αρνητικοί έλεγχοι για εξαγωγή και PCR: έλεγχος μολύνσεων σε κάθε βήμα (3) Κατάλληλη ερευνητική παιδεία και συμπεριφορά: εξαιτίας της υποβάθμισης του DNA, ο επιτυχής πολλαπλασιασμός μεγάλων τεμαχίων DNA στην PCR πρέπει να αντιμετωπίζεται με προσοχή. (4) Επαναληψιμότητα: πολλαπλές εξαγωγές και PCR (5) Κλωνοποίηση των προϊόντων*: εκτίμηση της καταστροφής του DNA. (6) Ανεξάρτητη επανάληψη του πειράματος από άλλη ερευνητική ομάδα (7) Βιοχημική διατήρηση: διατήρηση άλλων βιομορίων που σχετίζονται με την επιβίωση του DNA (π.χ. ρακεμοποίηση αμινοξέων). (8) Ποσοτικοποίηση: μέσω competitive PCR or Real-Time PCR για εκτίμηση του αριθμού των αρχικών μορίων στην αντίδραση (9) Συνοδά ευρήματα: είναι τα συνοδά ευρήματα εξίσου καλά διατηρημένα; Υπάρχει ένδειξη επιμόλυνσης σε αυτά; * Το κριτήριο αυτό αμφισβητείται Ρακεμοποίηση Asp ως προς το μέγιστο μήκος DNA που ανακτάται (Poinar et al. 1996)

18 Αρχαίο DNA (adna) Elephas antiquus creutzburgi Τραπεζίτης ελέφαντα από Καθαρό (Λασίθι) Poulakakis et al PALAEO Deinotherium giganteum Σητεία (Κρήτη) Poulakakis et al J Vert. Paleont.

19 Αρχαίο DNA (adna) Αρχαίο DNA και άνθρωπος! Πως εξελίχθηκε ο σύγχρονος άνθρωπος; Πότε ξεκίνησε να χρησιμοποιεί εργαλεία? Πότε αναπτύχθηκε η ομιλία? Γιατί ο Homo erectus και ο σύγχρονος άνθρωπος άκμασαν, ενώ ο άνθρωπος του Νεάντερταλ εξαφανίστηκε? Τα τελευταία 2-3 χρόνια το adna έχει μπει σε μια νέα εποχή Δύο νέες τεχνολογίες πολλαπλή PCR (multiplex PCR) η παράλληλη αλληλούχιση (Whole-Genome Shotgun Sequencing or parallel sequencing)

20 H πλήρης αλληλούχιση του mtdna του μαμούθ (Μ. primigenius) Krause et al Nature Αρχαίο DNA (adna) Χάρτης mtdna του μαμούθ. Εσωτερικά είναι η θέση και το σχετικό μήκος των προϊόντων της πολλαπλής PCR H αρχή της multiplex PCR και το αποτέλεσμά της

21 Αρχαίο DNA (adna) Η αλληλούχιση 28 εκατομμυρίων βάσεων του μαμούθ (Μ. Primigenius) Poinar et al Science

22 Η αλληλούχιση 1 εκ. βάσεων του Νεάντερταλ Green et al Nature Αρχαίο DNA (adna) Η αλληλούχιση βάσεων του Νεάντερταλ Noonan et al Science "Illustration by Knut Finstermeier; Neanderthal reconstruction by the Reiss-Engelhorn-Museum Mannheim"

23 Αρχαίο DNA (adna) H πλήρης αλληλούχιση του mtdna του Νεάντερταλ Green et al CELL Φυλογενετικό δέντρο και χρόνοι απόκλισης των mtdna αλληλουχιών του Νεάντερταλ και των σύγχρονων ανθρώπων

24 Αρχαίο DNA (adna)

25 Αρχαίο DNA (adna) Ο Νεάντερταλ το τελευταίο ανθρώπινο είδος που εξαφανίστηκε ήταν ικανός να μιλάει και αν ναι πόσο καλά; FOX2P γονίδιο που σχετίζεται με την ανθρώπινη ομιλία Krause et al Current Biology

26 Αρχαίο DNA (adna) Προσοχή ο κίνδυνος της επιμόλυνσης παραμένει! Hunter 2006 EMBO Rep

27 Αρχαίο DNA (adna) Τι γίνεται στον ελληνικό χώρο; Περιορισμένες μελέτες κυρίως σε Πλειστοκαινικά θηλαστικά (ελέφαντες και ελάφια) και Ιστορικά αντικείμενα του ανθρώπινου πολιτισμού (περγαμηνές)

28 Η φυλογένεση της οικογένειας των ελεφάντων Αρχαίο DNA (adna)

29 Elephantidae Αρχαίο DNA (adna) Η φυλογενετική γραμμή του γένους Mammuthus Η φυλογενετική γραμμή του γένους Elephas

30 Elephantidae Αρχαίο DNA (adna) Οι ελέφαντες στην Μεσόγειο εμφανίστηκαν κατά τη διάρκεια του μέσου και ανώτερου Πλειστόκαινου

31 Τα νάνα ελεφαντοειδή της Μεσογείου Αρχαίο DNA (adna) Σαρδηνία Mammuthus lamarmorae Νησιά Αιγαίου Elephas sp. Τήλος E. antiquus falconeri Σικελία Μάλτα Elephas falconeri Elephas mnaidriensis Elephas melitensis Κρήτη Elephas creticus Κύπρος Elephas cypriotes

32 Elephantidae Αρχαίο DNA (adna) Στρατηγική πολλαπλής PCR Αρχαίες αλληλουχίες που ανακτήθηκαν Species/subspecies Locality Material Age Acc No Elephas cypriotes Cyprus (Akrotiri-Aetokremnos) 1 Vertebra (axis) 10,000 y.a. DQ (252bp) Elephas maximus asurus Iraq (Kish) 2 Molar 4,200 y.a. DQ (256bp) Elephas antiquus falconeri Greece (Tilos, Charkadio cave) 3 Rib 17,000 y.a. DQ (258bp) Mammuthis creticus Greece (Crete, Cape Meleka) 4 Rib ~800,000 y.a. (43bp) 1- Kourion Museum, Episkopi, Cyprus, FN Department of Anthropology, The Field Museum, Chicago, FM Natural History Museum of Crete, University of Crete (NHMC ) 4- Natural History Museum of Crete, University of Crete (NHMC ) 43bp τμήμα του νάνου ελέφαντα της Κρήτης

33 Elephantidae Αρχαίο DNA (adna) Φυλογενετικό δέντρο των Elephantidae βάσει του κυτοχρώματος β (νάνες μορφές) Poulakakis et al J. Molecular Evolution Poulakakis et al Biology Letters

34 Elephantidae Αρχαίο DNA (adna) Οι 3 Elephas - Mammuthus διαγνωστικές θέσεις (μαύρα βέλη) και οι υπόλοιπες πολυμορφικές θέσεις (γκρι βέλη)

35 Γενετική προσέγγιση της προέλευσης και εποίκισης της Κρήτης από τα γιγάντια και νάνα ελάφια (Poulakakis et al. in preparation) Αρχαίο DNA (adna) Συνεργασία Yale University (EEB Department) και Rob Fleisher (Smithsonian Institution) Poulakakis et al. (in prep.)

36 Αρχαίο DNA (adna) Περγαμηνές και άλλα ιστορικά έγγραφα Χιλιάδες βιβλία και χειρόγραφα, κυρίως της Μεσαιωνικής Ευρώπης, διατηρούνται μέχρι σήμερα, όμως οι ειδικοί δυσκολεύονται να βεβαιώσουν για πολλά από αυτά που και πότε δημιουργήθηκαν Poulakakis et al J. Αrchaelogical Science

37 H ανάλυση adna ρίχνει φως στην ιστορία των γιγάντιων χελωνών των Galápagos. Poulakakis et al Historical DNA analysis reveals living descendants of an Extinct Species of Galápagos Tortoise PNAS, 105,

38 Αρχαίο DNA και διαχείριση Ο ρόλος των μουσειακών συλλογών Οι μουσειακές συλλογές είναι η μόνη πηγή δειγμάτων για εξαφανισμένα taxa are to biodiversity research what genome databases and cell lines are to genomics Butler et al Nature

39 Γενετική Διαχείριση Αρχαίο DNA και διαχείριση Ταξινομικές αμφιβολίες Διάσωση λανθασμένης «μονάδας» Η σωστή ταξινόμηση είναι εξαιρετικά κρίσιμη για τη διατήρηση κινδυνεύοντων ή τρωτών ταξινομικών μονάδων Bad taxonomy can kill -- or, rather, bad taxonomy can even kill what we don't intend to kill M. Novacek

40 Αρχαίο DNA και διαχείριση Γιγάντιες χελώνες των Galápagos (Geochelone spp. ή Chelonoidis spp.)

41 Αρχαίο DNA και διαχείριση Παραμένουν τρωτές σε όλη την έκταση της κατανομής τους (IUCN 2006). Πληθυσμοί τους εντοπίζονται σε 6 νησιά Isabela Santiago Pinzon Santa Cruz Española San Cristobal

42 Αρχαίο DNA και διαχείριση 15 taxa έχουν προσδιοριστεί (είδη ή υποείδη) 11 αρτίγονα taxa (απειλούμενα από τον άνθρωπο) Η τρέχουσα ταξινομική βασίζεται σε μορφολογικές διαφορές μεταξύ των πληθυσμών (σχήμα χέλιου)

43 Ποικιλομορφία χέλιου (καβούκι) Αρχαίο DNA και διαχείριση Σχήμα σέλας (Saddle back) Σχήμα θόλου (Dome) Captain Porter has described those from Charles and from the nearest island to it, namely Hood Island, as having their shells in front thick and turned up like a Spanish saddle, whilst the tortoises from James Island are rounder, blacker, and have a better taste when cooked Charles Darwin The Voyage of the Beagle 1845 Voice: Derek Briggs

44 Αρχαίο DNA και διαχείριση Η ταξινόμηση και οι εξελικτικές τους σχέσεις Caccone et al. (1999) PNAS Caccone et al. (2002) Evolution Ciofi et al. (2002) Molecular Ecology Beheregaray et al. (2003) Science Beheregaray et al. (2004) PNAS Caccone et al. (2004) MPE Russello et al. (2005) Biology Letters Russello et al. (2007) Current Biology Rusello et al. (2007) Animal Conservation Αμοιβαία μονοφυλετικές ομάδες σε όλα τα νησιά Εξαίρεση: το νησί Isabela

45 Αρχαίο DNA και διαχείριση Στόχος: Ο προσδιορισμός της εξελικτικής προέλευσης και η κατανόηση της ιστορίας των 4 εξαφανισμένων πληθυσμών (μουσειακά δείγματα) Floreana Santa Fe Fernandina Rabida Με τη χρήση: αλληλουχιών mtdna (περιοχή ελέγχου, CR) και μικροδορυφορικών πυρηνικών τόπων (10)

46 Λήψη μουσειακών δειγμάτων Αρχαίο DNA και διαχείριση

47 Αρχαίο DNA και διαχείριση Μουσειακή συλλογή Γεωγραφική προέλευση Αρ. δειγμάτων MCZ 1 Floreana 16 AMNH 2 Floreana 24 Santa Fe 12 CAS 3 Fernandina 1 Rabida 2 1 Museum of Comparative Zoology; 2 American Museum Natural History; 3 California Academy of Science Rabida = 2 Fernandina = 1 Santa Fe = 12 Floreana = 40

48 Αρχαίο DNA και διαχείριση Προφυλάξεις Ελαχιστοποίηση μολύνσεων Τουλάχιστον 2 ανεξάρτητες εξαγωγές για κάθε δείγμα

49 Αρχαίο DNA και διαχείριση ~700bp της περιοχής ελέγχου (CR) του mtdna (σε 4 αλληλεπικαλυπτόμενα τεμάχια) Τουλάχιστον 2 «αρνητικοί» έλεγχοι παράλληλα με κάθε αντίδραση για τον έλεγχο μόλυνσης.

50 Αρχαίο DNA και διαχείριση Φυλογενετικές αναλύσεις αλληλουχίες από τα μουσειακά δείγματα αλληλουχίες αρτίγονων χελωνών 3 αλληλουχίες που χρησιμοποιηθήκαν ως παραομάδες (εξωομάδες) Σύνολο δεδομένων: 123 αλληλουχίες σύγχρονων και εξαφανισμένων χελωνών Αναλύσεις: Bayesian Inference (ΒΙ), Maximum Likelihood (ML) και Neighbor Joining (NJ)

51 Αρχαίο DNA και διαχείριση Δέντρο Bayesian Inference βάσει των αλληλουχιών CR mtdna (mean ln= ) elephantopus

52 Αρχαίο DNA και διαχείριση Φυλογενετικό δέντρο (NJ) βάσει του συνόλου του μιτοχονδριακού γονιδιώματος (~16.000bp) Poulakakis et al. in preparation

53 Αρχαίο DNA και διαχείριση

54 Αρχαίο DNA και διαχείριση PBL16 και PBR12 Alien ή non-native ή αλλόχθονα άτομα Διαφέρουν κατά νουκλεοτιδικές υποκαταστάσεις από τα υπόλοιπα άτομα του νησιού Isabela, 2-9 υποκαταστάσεις από τους απλότυπους του κλάδου της Floreana.

55 Αρχαίο DNA και διαχείριση Περαιτέρω διερεύνηση της εξελικτικής ιστορίας της Floreana και των αλλόχθονων ( non-native ) ατόμων μέσω της ανάλυσης της ποικιλότητας 10 ειδικών για το είδος μικροδορυφορικών τόπων. Σύγκριση με γενετική βάση που περιλαμβάνει 336 άτομα όλων των αρτίγονων πληθυσμών των γιγάντιων χελωνών των Galápagos.

56 Αρχαίο DNA και διαχείριση A/A Reference Museum Locality Sample Collection Information Number of extractions mtdna Microsatellites 1 R MCZ Floreana Damaged carapace with attached bones CH Townsend, yes no 2 R-4477 MCZ Floreana Small carapace with attached bones Hassler, yes yes (9) 3 R-4478 MCZ Floreana Small carapace with attached bones Hassler, yes yes (8) 4 R-4480 MCZ Floreana Ethanol Hassler, yes no 5 R MCZ Floreana Ethanol Hassler, yes no 6 R MCZ Floreana Tail Hassler, yes yes (6) 7 R-4476 MCZ Floreana Ethanol Hassler, yes yes (4) 8 R MCZ Floreana Carapace n/a 4 yes yes (7) 9 R MCZ Floreana Arm bone from mounted specimen Captain Downes, yes yes (10) 10 R MCZ Floreana Damaged carapace with attached bones CH Townsend, yes yes (7) 11 R MCZ Floreana Damaged carapace with attached bones CH Townsend, yes no 12 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, yes yes (9) 13 R AMNH Floreana Piece of plastron CH Townsend, yes no 14 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, Yes no 15 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, Yes yes (4) 16 R AMNH Floreana Piece of pelvic girdle CH Townsend, Yes yes (7) 17 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, Yes yes (9) 18 R AMNH Floreana Piece of pelvic girdle CH Townsend, Yes yes (7) 19 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, Yes yes (8) 20 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, yes yes (7) 21 R AMNH Floreana Piece of plastron CH Townsend, yes yes (8) 22 R AMNH Floreana Piece of plastron CH Townsend, yes yes (9) 23 R AMNH Floreana Piece of plastron CH Townsend, yes no 24 R AMNH Floreana vertebra and leg bone CH Townsend, yes yes (8) 25 R AMNH Floreana Piece of vertebra CH Townsend, yes no

57 Αρχαίο DNA και διαχείριση Bayesian ανάλυση συνάθροισης (STRUCTURE) αποκάλυψε K=14 ως τον «αληθινό» αριθμό ομάδων 11 από τα 13 non-native άτομα της Isabela δείχνουν ισχυρή συσχέτιση με τα άτομα της Floreana παράμετρος q (συντελεστής συμμετοχής, membership coefficient) =

58 Αρχαίο DNA και διαχείριση Αναγωγή ατόμων μέσω του προγράμματος GeneClass επιβεβαιώνει την προγονική προέλευση των non-native ατόμων Microsatellite multi-locus genotypes Individual GeneClass2 STRUCTUTE Pop Island L 1 Pop Island L 2 Pop Island q R-4477 VA Isabela VD Isabela VA, CAZ Isabela R-4478 VA Isabela VD Isabela VA, CAZ Isabela R PZ Pinzon PZ Pinzon R VD Isabela RU Isabela CRUZ, VA, CAZ, CF Isabela, Santa Cruz mixed PBR10 FLO Floreana PBR Isabela FLO Floreana PBR11 PBR Isabela PBL Isabela FLO Floreana PBR12 PBR Isabela FLO Floreana FLO Floreana PBR13 PBR Isabela FLO Floreana FLO Floreana PBR16 PBR Isabela PBL Isabela FLO Floreana PBR18 PBR Isabela FLO Floreana FLO Floreana PBR19 FLO Floreana PBR Isabela FLO Floreana PBR20 FLO Floreana PBR Isabela FLO Floreana PBR23 FLO Floreana PBR Isabela FLO Floreana PBR25 PBR Isabela FLO Floreana FLO Floreana PBR26 PBR Isabela FLO Floreana FLO Floreana PBL16 PBL Isabela FLO Floreana PBL, AGO Isabela, Santiago mixed RU47 RU Isabela PBL Isabela RU, CAZ, ESP Isabela, Espanola mixed

59 Αρχαίο DNA και διαχείριση HYBRIDLAB: προσομοίωση πατρικών και υβριδικών γονοτύπων 500 άτομα για κάθε πατρικό πληθυσμό και για τα υβρίδια F1, F2 και B2 (ανάδρομη διασταύρωση) Πατρικοί πληθυσμοί 1. Floreana, Volcano Wolf, Volcano Darwin 2.Floreana, Volcano Wolf, Santa Cruz 3.Floreana, Santa Cruz, Roca Union, RU

60 Αρχαίο DNA και διαχείριση

61 Αρχαίο DNA και διαχείριση Η κατανομή των τιμών q των πατρικών, F1, F2 και B2 ατόμων μεταξύ των PBR/PBL και Floreana πληθυσμών από καλύπτει την υβριδική προέλευση των αλλόχθονων ατόμων με το μιτοχονδριακό τύπο Floreana από το νησί Isabela.

62 Αρχαίο DNA και διαχείριση Τα δεδομένα του μιτοχονδριακού και πυρηνικού DNA εισηγούνται την υβριδική προέλευση των non-native ατόμων της Isabela. Απόγονοι ενός γεγονότος υβριδισμού μεταξύ αυτόχθονων ατόμων της Floreana και της Isabela. Πληθυσμοί PBR και PBL Διατηρούν μορφολογία saddlebacked 40% του PBR έχουν μικτή γενεαλογία εκτιμώμενο πληθυσμιακό μέγεθος ( ) Σημαντική πηγή ατόμων σε ένα πρόγραμμα διασταυρώσεων, όπου επιλεγμένες διασταυρώσεις μπορεί να συμβάλουν στην «επαναφορά» της γενετικής ακεραιότητας του εξαφανισμένου πληθυσμού της Floreana

63 Αρχαίο DNA και διαχείριση Η ενσωμάτωση μουσειακών δειγμάτων σε μελέτες συστηματικής και γενετικής διαχείρισης κινδυνευόντων και τρωτών οργανισμών Η χρήση τεχνικών adna για την προσθήκη εξαφανισμένων taxa σε γενετικές μελέτες Επιτρέποντας Τον καθορισμό της γενετικής δομής εξαφανισμένων πληθυσμών Επανεκτιμώντας την ταξινομική τους κατάσταση Θέτοντας Προτεραιότητες για διαχειριστικές πράξεις

64 Αρχαίο DNA και διαχείριση Χελώνες των Galápagos Επαναπροσδιορισμός των διαχειριστικών πρακτικών για τη διατήρηση αυτών που μένουν και δυνητικά την αναβίωση αυτών που έχουν χαθεί εξαιτίας του ανθρώπου Give me a hand

65 Αρχαίο DNA Η ανάκτηση DNA από μουσειακές συλλογές και οργανισμούς του Πλειστοκαίνου έχει θέσει νέες βάσεις για την μελέτη εξελικτικής ιστορίας των ειδών και τη γενετική των πληθυσμών. Μια ιδιαίτερα συναρπαστική ανάπτυξη θα αποτελέσει η ανάλυση DNA από απολιθωμένες κοπρόλιθους, αφού θα δώσει πληροφορίες για τη δίαιτα και ως εκ τούτου για την ηθολογία εξαφανισμένων οργανισμών. Κοπρόλιθος ηλικίας χρόνων. Hofreiter et al Nature Reviews

66 Όμως τεχνικά προβλήματα καθιστούν την έρευνα του adna ευαίσθητη σε αμφίβολα αποτελέσματα αν δεν ληφθούν οι απαραίτητες προφυλάξεις. Αυτό είναι ιδιαίτερα αληθές για τις μελέτες που αφορούν τον άνθρωπο. Αρχαίο DNA Η ανάπτυξη στο μέλλον μεθόδων που απομακρύνουν ή επιδιορθώνουν τις χημικές καταστροφές του αρχαίου DNA κρίνονται απαραίτητες. Εν συντομία, πιθανά μια 10 η εντολή θα πρέπει να προστεθεί στη λίστα με τα 9 κριτήρια: «Προσέγγισε και ερμήνευσε τα αληθοφανή αποτελέσματα με κριτική θεώρηση όλων των διαθέσιμων δεδομένων»

67