Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Молекулярная эволюция и филогенетический анализ: Учебное пособие

Голосов: 7

В книге обсуждаются принципы эволюционного анализа генетической информации. Автор знакомит читателей с теоретическими основами и практическими подходами к решению задач молекулярной эволюции и филогенетического анализа. Эта книга является первым отечественным изданием, освещающим данную область знаний. Для студентов, аспирантов и научных сотрудников биологических, медицинских и математических специальностей.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                         ПРЕДИСЛОВИЕ




Развитие методов полимеразной цепной реакции и автоматиче-
ского определения нуклеотидных последовательностей сделало
возможным получение генетической информации в не пред-
ставимом ранее масштабе. Число нуклеотидных последователь-
ностей в международной базе генетических данных GenBank
превышает 70 миллионов, а их общая длина — 80 миллиардов
нуклеотидов (см. рисунок). Объем этой информации удваивается
в среднем каждые 18 месяцев.
   Одновременное развитие компьютерных технологий привело
к тому, что анализ генетической информации, бывший ранее
темой работы относительно небольшого числа специалистов, ста-
новится повседневной задачей многих научных и практических
лабораторий.
   В связи с этим, актуально написание книги, освещающей
принципы эволюционного анализа генетической информации.




   Рост объема информации в генетической базе данных GenBank


6    Предисловие

   Эволюционный анализ генетической информации является
составной частью более общего раздела науки — биоинформати-
ки. Спектр задач, которыми занимается биоинформатика, очень
широк: к этой области науки относятся изучение происхож-
дения наследственной информации, анализ регуляции синтеза
макромолекул — нуклеиновых кислот и белков, предсказание
структуры макромолекул, изучение взаимодействий между ними
и многие другие вопросы [Ратнер с соавт., 1985; Гельфанд,
2005].
   Одной из ключевых, основополагающих задач биоинформа-
тики является установление законов изменения макромолекул
в ходе их эволюции и, на основании этих данных, — установле-
ние родственных отношений между формами жизни, от которых
эти макромолекулы получены. Этими вопросами занимается
молекулярная филогенетика, возникшая на стыке традиционных
наук об эволюции, передаче наследственной информации и ма-
тематики [Грант, 1980; Иорданский, 2001].
   Наша книга является первой отечественной книгой, осве-
щающей современное состояние вопросов, связанных с фило-
генетическим анализом в молекулярной эволюции. При работе
над книгой, автор ставил целью ознакомить читателя с теоре-
тическими основами и практическими подходами к решению
ключевых задач эволюционного и филогенетического анализа.
Эта книга предназначена для студентов, аспирантов и науч-
ных сотрудников биологических, медицинских и математиче-
ских специальностей, занимающихся вопросами эволюционного
и филогенетического анализа, а также медицинских сотрудни-
ков, интересующихся этими вопросами.
   В гл. 1 излагаются понятия, используемые в молекулярной
эволюции, включая относящиеся к строению макромолекул,
генетическому коду, видам эволюционных событий и методам
их изучения. При этом подразумевается, что читатель знаком
с принципами организации, воспроизводства и наследования
генетической информации — строением генов и организацией
генома, процессами транскрипции и трансляции, механизмом на-
следования признаков, законами естественного отбора — из кур-
сов биологии, биохимии и генетики. Глава 2 рассказывает
о принципах выравнивания генетических последовательностей.
Эволюционные модели и методы установления эволюционных
дистанций между последовательностями описываются в гл.3.
Глава 4 посвящена принципам филогенетического анализа и ме-
тодам построения филогенетических деревьев. В гл. 5 описыва-


                                                Предисловие     7

ется ряд специальных вопросов, возникающих при изучении
молекулярной эволюции, включая рекомбинационный анализ,
исследование нуклеотидного состава и использования кодонов,
анализ митохондриальной ДНК и молекулярных часов. Специ-
альное внимание уделено использованию генетического анализа
при изучении эпидемиологии инфекционных заболеваний — мо-
лекулярной эпидемиологии. Все эти вопросы рассмотрены с ис-
пользованием многочисленных примеров, на конкретных экспе-
риментальных данных. Наконец, гл. 6 посвящена описанию ком-
пьютерных программ, используемых в эволюционном анализе.
   Написание этой книги было бы невозможным без участия мо-
их коллег. Прежде всего благодарю Эдуарда Карамова и Япа Год-
смита (bedankt, Jaap!) за многолетнюю поддержку моих научных
интересов. Серьезную помощь при написании книги оказали ее
рецензенты: Михаил Гельфанд (Институт проблем передачи ин-
формации РАН и Московский государственный университет им.
М. В. Ломоносова) и Александр Гултяев (Университет Лейдена,
Нидерланды). Александр Пастернак (Университет Амстердама,
Нидерланды) помогал в редактировании книги. Владимир Муро-
нец (НИИ физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского,
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова)
и Герман Шипулин (ЦНИИ эпидемиологии Роспотребнадзора,
Москва) оказали помощь при публикации книги.
   Автор будет признателен за отзывы, замечания, предложения
касательно этой книги, которые следует направлять по адресу:
Lukashov_book@mail.ru.
   В заключение предисловия отметим, что
  любой математический алгоритм, любая компьютерная программа,
  используемая при анализе генетической информации, проанали-
  зирует заложенные исследователем данные, используя выбранные
  исследователем параметры, — и выдаст результаты анализа. Вопрос
  о том, насколько заложенные в программу данные и выбранные
  при анализе параметры правильны, соответственно — насколько ре-
  зультаты анализа отражают истинные эволюционные события, —
  является вопросом, на который должен ответить сам исследователь.
  Среди прочих методов — и с помощью компьютерных программ.


                                           Владимир Лукашов,
                                       Амстердам, Нидерланды,
                                               5 апреля 2009 г.


                  ENGLISH ANNOTATION




Rapid developments in the areas of PCR and automatic sequencing
have made it possible to obtain unprecedented volumes of gene-
tic information. Due to simultaneous progress in computer techno-
logies, evolutionary analysis of genetic information is becoming an
everyday task of many scientific and practical laboratories.
    This book is entitled «Molecular evolution and phylogenetic
analysis» and written by Vladimir Lukashov (Academic Medical
Center, University of Amsterdam, The Netherlands and D. I. Iva-
novsky Institute of Virology, Moscow, Russia). The book is aimed at
pre- and post-graduate students as well as researchers and describes
a broad spectrum of theoretical and practical issues arising in the
evolutionary analysis.
    Chapter 1 describes the principles, aims, and terminology
used in molecular evolution and phylogenetic analysis. Chapter 2
deals with sequence alignment. Evolutionary models and genetic
distances are described in Chapter 3. Chapter 4 describes phylo-
genetic tree building methods. Chapter 5 discusses a number of
specific issues arising during the evolutionary analysis, including
recombination analysis, nucleotide and amino acid composition,
codon usage, the analysis of mitochondrial DNA and molecular
clock. Specific attention is given to describing the role of
evolutionary analysis in studying the epidemiology of infectious
disease — molecular epidemiology. All these issues are discussed
using actual experimental data. Finally, Chapter 6 describes compu-
ter programmes used in the evolutionary analysis.



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика