Genlarning filogenetik shajarasini o`rganilish tarixi

1.2. Kartalashtirish dasturlari
Birikkan holda irsiylanuvchi bir xromosomada joylashgan genlar majmuiga birikish guruhi deyiladi. Organizmdagi genlarning birikish guruhi shu organizm xromosomalarining gaploid to’plamiga teng bo’ladi. Jumladan makkajoxorida (Zea mays) xromosomaning gaploid to’plami va birikish guruhi 10 ga, no‘xatda (Pisumsativum) 7 ga, drozofila mevapashshasida (Drosophila melanogaster) 4 ga, odamda (Homo sapiens) 23 ga teng.
Ma’lum birikish guruhga kirgan genlarning joylashish tasviri genetik xarita deyiladi. Birinchi marotaba genetik xarita 1911 yili A.Stertevant tomonidan X xromosomada tuzilgan. Genetik xarita tuzish nihoyatda murakkab jarayon bo’lib, hozircha drozofila, makkajo‘xori, no’xat, pomidor, sichqon, neyrospora, ichak tayoqchasi bakteriyasi, odamning genetik xaritasi tuzilgan. Genetik xarita tuzish uchun nihoyatda ko‘p genlarni irsiylanish tipi o‘rganiladi. Chunonchi, drozofila 4 ta birikish guruhidagi 500, makkajo‘xorida 10 ta guruhga birikkan 400 ta genlar, uysichqonida 15 guruhga birikkan 200 ta genlarni irsiylanish tiplari o’rganilgan. Genetik xaritada organizmning xar bir birikish guruhi alohida.
Tasvirlanadi va ularda joylashgan genlaming qisqartirilganligini, genlar orasidagi masofa krossingover foizlari natijalariga qarab belgilanadi. Genlar orasidagi masofani ifodalashda xromosomaning bosh qismi nilokusini nol deb olinib unga nisbatan genlami krossingover foizlari hisoblanadi. Shuning uchun genetik xaritada genlami lokusini krossingover miqdorida ifodalashda 50, 100 va undan ortiq raqamlar uchrashi mumkin.
Yuqorida qaydetilganidek genetik xarita tuzganda belgilami ifoda etuvchi genlaming bosh harfi yoziladi. Masalan, drozoflla tanasining sariq bo`lishi yollow — y, qanotining rudiment bo`lishi rudimentary — r, vertigial - v qanot, black - b tana, echinus - e ko`zninging liztilidagi oldingi harfl bilan ifodalanadi.
Birinchi marotaba A.Stertevant genlar xromosomada birikkan holda bo‘lganda X xromosomada turli mutatsiyali drozofilalami chatishtirib Fb da rekombinantlashgan duragay organizmlaming miqdoriga qarab xromosomadagi genlar joylashishi izchilligini, bir gen bilan qo‘shni gen orasidagi masofaga qarab bilish mumkin, degan xulosaga keldi.Odamning genetik xaritasini tuzish XX asrning 70-yillarida boshlangan. Keyingi yillarda yangi tadqiqot metodlarini qo`llash natijasida deyarli barcha xromosomalardagi ko‘pchilik genlarning joylanishi aniqlandi.
Bakteriyalaming genetik xaritasi eukariotlarni genetik xaritasidan tubdan farq qiladi. Ma’lumki mikroorganizmlarda genlar rekombinantlashuvi bir tomonlama bo‘ladi. Jumladan oshqozon tayoqchasi (Escherichia coli) bakteriyasida irsiy axborot almashinuvi bakteriyalar orasidagi kon’yugatsiya davrida bir tomonlama sodir bo’ladi. Bakteriyadagi xalqasimon yagona xromosoma kon’yugatsiya davrida ma’lum bir joydan uzilib ikkinchi bakteriyaga uzatiladi. Xromosomaning uzatilgan qismining masofasi kon’yugatsiya davrining vaqti bilan belgilanadi. Kon’yugatsiya qanchalik uzoq davom etsa shunchalik bir xromosomadan ikkinchi xromosomaga irsiy axborot, ya’ni genlar ko‘p o’tadi. Shu sababli bakteriya xalqasimon xromosomasidagi genlar orasidagi masofa vaqt biriiklari bilan ifodalanadi.
Genetik xaritadan farqli ravishda sitologik xaritada genlarni xromosomadagi haqiqiy o‘miuzunlik birliklarida ifodalanadi. Birinchi bor sitologik xarita drozofila meva pashshasining so‘lak bezlaridan olingan gigant xromosomalarida tuzilgan. Bu xromosomalaming genetik va sitologik xaritalari taqqoslanganda genlar joylanish izchilligi bir biri gamosekanligi aniqlandi. Amerikalik olim K.Bridjes drozofila mevapashshasi ninguchta autosomava X xromosomasining genetik va sitologik xaritasidagi genlar orasidagi masofani oichab taqqosladi. Bunda genetik xaritada umumiy masofa 279 krossingover foizini tashkil qilsa, mikroskop ostida oichanganda bu xromosomalaming tabiiy uzunligi sitologik xaritada 1180 mkm ga teng boidi. K.Bridjes xromosomalaming tabiiy uzunligini (1180 mkm) genetik xaritadagi krossingover foizlaridagi uzunligiga (279 krossingover) taqsimlab krossingover koeffitsient birligi 4,2 teng ekanligini maiumqildi. Shunday qilib genetic xaritada 1% krossingoverga sitologik xaritada 4,2mkm birlik moskelar ekan. Jumladan drozofilaning X xromosomasida y va ecgenlari orasidagi masofa genetik xaritada 5,5% tashkiletadi. Shu genlar orasidagi koeffitsientidan foydalanib hisoblaganimizda ular o‘rtasidagi tabiiy masofa sitologik xaritada 5,5X4,2=23 mkm tashkil qiladi.
Genomika kontekstida anotatsiya – bu DNK ketma-ketligida genlarni va boshqa ob’ektlarni markirovkalash (nishonlash) jarayonidir. Genomlar annotatsiyasi birinchi dasturiy tizimi Ouen Uayt (Owen White) tomonidan 1955 yildayoq yaratilgan edi. Evolutsion biologiya turlarning kelib chiqish va paydo bo‘lishini, ularning davrlar bo‘yicha rivojlanishini o‘rganadi. Informatika evolutsiyani o‘rganuvchi biologlarga bir necha jihatlarda yordam beradi:
1) barcha DNKadagi o‘zgarishlarni o‘rgangan holda ko‘p sonli organizmlar evolyusiyalarini tadqiq qilishda;
2) yanada kompleks evolyusion hodisalarni o‘rganish imkonini beruvchi genomlarni bir-biriga taqqoslashda;
3) populyasiyalar kompyuter modellarini qurishda;
4) ko‘p miqdordagi turlar haqida ma’lumotni o‘z ichiga oluvchi nashrlarni kuzatib borishda.
Ekotizimning biologik xilma-xilliklari go‘yoki bu bir tomchi suv yoki bir hovuch tuproq, yoki Er sayyorasining barcha biosferasi kabi barcha tirik turlardan iborat bo‘lgan ma’lum bir muhitning to‘la genetik yig‘indisi sifatida aniqlanishi mumkin. Ixtisoslashtirilgan dasturiy ta’minot mahsulotlari qidirish, vizualizatsiya qilish, axborotni tahlil qilish va eng muhimi, natijalarni boshqa tadqiqotchilar bilan bo‘lishda foydalaniladi.
Hozirgi zamon ilmiy biologik adabiyotida bioinformatika bilan birgalikda “hisoblash biologiyasi” iborasi ham uchrab turadi. Hisoblash biologiyasi – bu fan sohasi emas, balki biologik jarayonlarni o‘rganish uchun kompyuterlardan foydalanishga uslubiy yondashuv hisoblanadi. Garchi “hisoblash biologiyasi” ko‘proq algoritmlar va aniq hisoblash usullarini ishlab chiqishlar bilan shug‘ullansada hozircha “bioinformatika” va “hisoblash biologiyasi” iboralaridan tez-tez ma’nodosh (sinonim) so‘zlar sifatida foydalanilmoqda. Hisoblash biologiyasida foydalaniladigan barcha usullar ya’ni, masalan, garchi biologik vazifalar bilan bog‘liq bo‘lsada matematik modellashtirish – bu bioinformatika hisoblanmaydi.
Bundan tashqari matematik biologiya ham mavjud bo‘lib, u ham bioinformatika singari biologik muammolarni echishda ishlatiladi, biroq unda qo‘llaniladigan usullar natijasi son bilan ifodalanmaydi va ularni amalga oshirishda dasturiy va jihoz ta’minoti talab etilmaydi. Oqsillar fazoviy tuzilmalarini bashorat qilishda ishlatiladigan algoritm va dasturlar ishlab chiqish bilan shug‘ullanuvchi srukturaviy bioinformatika boshqalaridan ajralib turadi. Shunday qilib bioinformatika ham anatomiya, botanika, virusologiya, mikrobiologiya, sitologiya, paleontologiya, fiziologiya va boshq. kabi biologiya bo‘limlari qatoriga qo‘shilmoqda.
Genomika biologiyaning ilmiy tajribalari asosida olingan natijalarni tahlil qiladi. Olingan ma’lumotlarni tadqiqotchi ma’lumotlar bazasida mavjud bo‘lgan barcha to‘plamlar bilan solishtiradi. Bordiyu, u o‘zi aniqlagan ketma-ketlikni ma’lumotlar bazasidan topa olmasa bunda u bu ma’lumotni shu joyga kiritib qo‘yadi va bu bilan bazani yanada boyitadi. Ma’lumotlar bazasi funksiyalariga saqlash, tizimlashtirish, axborotlarni yangilab turish unga kirish huquqi bilan ta’minlashlar kiradi. Bu operatsiyalar esa katta qudratlardagi kompyuterlarni talab qiladi.