Language
Country/Area
No result found
Cuộc cách mạng trong hệ thống phân tử: từ phân loại hóa học đến sự tiến hóa của trình tự DNA
Với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, sự phát triển của hệ thống phân tử đã thay đổi cách chúng ta hiểu về đa dạng sinh học. Hệ thống phân tử cung cấp thông tin quan trọng về mối quan hệ tiến hóa của sinh vật bằng cách phân tích sự khác biệt trong trình tự gen. Điều này cho phép các nhà khoa học xây dựng một cây sự sống mô tả mối quan hệ giữa các loài, tất cả đều dựa trên nhiều thập kỷ nghiên cứu khoa học.
Hệ thống phân tử là một thuật ngữ rộng để chỉ việc sử dụng dữ liệu phân tử trong phân loại học và địa sinh học,
Khung lý thuyết của hệ thống phân tử có thể bắt nguồn từ những năm 1960. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học như Emile Zuckerkandl, Emanuel Margoliash và Linus Pauling đã đặt nền móng cho gamma kinh điển. Mặc dù không hoàn hảo nhưng những nghiên cứu ban đầu này đã bắt đầu đặt câu hỏi về những ý tưởng lâu đời về phân loại sinh học. Ví dụ, việc phân loại có hệ thống các loài chim đã được sửa đổi dựa trên bằng chứng phân tử.
Trong những năm 1970 và 1980, phương pháp lai DNA-DNA đã trở thành một kỹ thuật chủ đạo để đo lường sự khác biệt di truyền. Điều này giúp chuyển đổi phân loại hình thái truyền thống sang phân tích phân tử, mở đường cho các nghiên cứu tiến hóa phân tử tiếp theo. Giờ đây, bằng cách giải trình tự các đoạn gen cụ thể, các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu sâu hơn về mối quan hệ di truyền giữa các loài.
Các phương pháp hệ thống hóa phân tử ban đầu được gọi là phân loại hóa học và sử dụng protein, enzyme, carbohydrate, v.v. làm đối tượng nghiên cứu.
Khi công nghệ tiến bộ, công nghệ giải trình tự DNA đã phát triển nhanh chóng và hiện nay có thể cung cấp những phân tích trình tự di truyền chính xác hơn bao giờ hết. Những kỹ thuật này cho phép các nhà nghiên cứu sắp xếp dữ liệu theo trình tự chi tiết hơn nhiều, thường bao gồm khoảng 1.000 cặp bazơ và có thể được sử dụng để xác định các kiểu đơn bội cho từng loài. Mặc dù việc giải trình tự hoàn toàn bộ gen của sinh vật vẫn còn là một thách thức, nhưng các phân tích nhắm mục tiêu vào các vùng nhiễm sắc thể cụ thể đã trở nên khả thi.
Việc phân tích phát sinh loài phân tử ngày nay thường tuân theo một phương pháp tiếp cận nghiêm ngặt, bao gồm các bước như thu thập trình tự, căn chỉnh nhiều trình tự, thử nghiệm mô hình và xây dựng lại cây tiến hóa. Mỗi quy trình này phải được thiết kế cẩn thận để đảm bảo kết quả đáng tin cậy. Việc phổ biến công nghệ giải trình tự thông lượng cao cũng đã hỗ trợ mạnh mẽ cho nghiên cứu về gen và phiên mã.
Trong quá trình tiến hóa phân tử, cấu trúc DNA, RNA và protein trong cơ thể sống có sự tương đồng thú vị.
Về mặt ứng dụng, việc thúc đẩy công nghệ mã vạch DNA cho phép chúng ta nhanh chóng xác định loài và trong lĩnh vực khoa học pháp y, công nghệ lấy dấu vân tay di truyền cũng đã giúp giải quyết nhiều vụ án. Khi hệ thống phân tử tiếp tục phát triển, sự hiểu biết của chúng ta về sự tiến hóa giữa các loài ngày càng tốt hơn theo thời gian.
Tuy nhiên, hệ thống phân tử cũng phải đối mặt với những thách thức, chẳng hạn như việc phát hiện ra sự chuyển gen ngang, có tác động phát sinh gen phức tạp. Điều này có nghĩa là các gen khác nhau trong cùng một sinh vật có thể có những con đường tiến hóa khác nhau, điều này đặt ra một thách thức nhất định đối với việc thiết lập các chương trình nhánh. Trong bối cảnh này, các nhà khoa học cần áp dụng các phương pháp phân tích linh hoạt hơn để thúc đẩy việc phân loại và xây dựng hệ thống chính xác.
Nhiều phương pháp xây dựng cây hiện đại dựa vào nhiều cách sắp xếp trình tự để nâng cao độ tin cậy của kết quả.
Điều đáng lưu ý là phân tích dendrogram dựa trên các mô hình khác nhau có thể dẫn đến các kết quả khác nhau, vì vậy việc chọn mô hình phù hợp là rất quan trọng. Nói tóm lại, hệ thống phân tử không ngừng phát triển và với sự đổi mới công nghệ, các ứng dụng của nó ngày càng trở nên phổ biến, ảnh hưởng đến mọi thứ từ sinh học đến y học.
Khi theo dõi quá trình tiến hóa của các loài, chúng ta phải đặt câu hỏi: Khi kiến thức của chúng ta tiếp tục phát triển, nghiên cứu khoa học trong tương lai sẽ tiếp tục thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự sống như thế nào?
