PowerPoint プレゼンテーション

SISTEMATIKA DAN FILOGENETIKA
MOLEKULER
Topik Hidayat*
Adi Pancoro**
*Jurusan Pendidikan Biologi, FPMIPA, UPI
**Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati, ITB
Sistematika?
•Sistematika adalah ilmu tentang keanekaragaman
hayati yang terdapat di bumi dan sejarah evolusi mereka
•Tujuan utama sistematika:
- menemukan, mendeskripsi dan memberi nama
- mendokumentasi perubahan yang terjadi selama
evolusi dalam rangka menyusun sistem
klasifikasi (Systematics Agenda 2000)
•Tugas penting sistematika adalah merekonstruksi
hubungan evolusi dari kelompok organisme
Praktek sistematika (1)
Sistematika
Fenetika
Kladistika/Filogenetika
Molekul
Non-molekul
Rekonstruksi hubungan
filogenetika
Distance Method
Parsimony
Likelihood
Character based
Method
Bayesian
Praktek sistematika (2)
Pohon molekul
Pohon non-molekul
Pohon gabungan
(Total evidence)
Praktek sistematika (3)
sinapomorfik
Monophyletic
group
apomorfik
outgroup
plesiomorfik
Sistem
Klasifikasi
Filogenetika
Mencari karakter
•
•
•
•
•
•
•
Organ vegetatif
Organ reproduktif
Metabolit sekunder
Kromosom
Isozymes
Makromolekul (DNA)
etc
Filogenetika molekuler?
Filogenetika molekuler adalah studi
tentang hubungan evolusi di antara
organisme biologi yang dihasilkan dari
sebuah kombinasi antara biologi molekuler
(penggunaan data molekuler yang
melibatkan teknik molekuler) dan teknikteknik statistik.
Mengapa DNA?
• Unit dasar informasi yang mengkode
organisme
• Menyediakan banyak karakter
• Tingkat homologi yang lebih baik
• Hubungan filogenetika yang lebih
natural
Sumber DNA dan metode (1)
• Sumber DNA:
- Inti
- Kloroplas
- Mitokondria
• Metode:
- Analisis restriksi
- Sikuensing
Pemilihan karakter
DNA dan metode
tergantung masalah
filogenetika yang ingin
dipecahkan
Sumber DNA dan metode (2)
matK:
OMAT1F
OMAT396F
OMAT841F
5’trnK exon
intron
3’trnK exon
intron
matK
OMAT2R
OMAT3R
trnK-2R
Kurang lebih
1,560 bp
ITS:
Nuclear ribosomal DNA
17SE
NTS ETS
18S
ITS-1
5.8S
ITS-2
26SE
ITS region
26S
Kurang lebih
700 bp
Memilih karakter DNA (1)
• DNA kloroplas:
- Single gene (Ortologi)
- Handling mudah
- Lestari (konservatif)
- Klasifikasi mayor
• DNA inti:
- Family gene (Paralogi)
- Handling relatif mudah
- Polimorfik dan lestari (konservatif)
- Klasifikasi minor
Memilih karakter DNA (2)
• DNA mitokondria:
- Single gene (Ortologi)
- Handling relatif sulit (penggunaan
terbatas pada tumbuhan)
- Lestari (konservatif)
- Klasifikasi mayor
Beberapa asumsi
Ada sejumlah asumsi dalam
menggunakan data molekuler (sikuen
DNA atau protein):
- Berasal dari sumber yang spesifik
- Bersifat homolog
- Memiliki sejarah evolusi yang sama
- Berkembang secara bebas
Analisis Filogenetik Molekuler (1)
Tahap-tahap analisis:
• Download sikuen (optional)
• Edit sikuen
• Alignment (Uji homologi)
• Rekonstruksi pohon filogenetika
- Distance Method (DM)
- Likelihood Method (LM)
- Parsimony Method (PM)
- Bayesian Method (BM)
Analisis Filogenetik Molekuler (2)
• Evaluasi pohon filogenetika
- Interior Branch Test (IB)
- Felsenstein`s Bootstrap Test (FB)
*Pencuplikan secara acak
*Replikasi
*Konsensus
Analisis Filogenetik Molekuler (3)
• DM
: perbedaan basa menunjukkan jarak
evolusi; pohon filogenetika dibangun
berdasarkan jarak atau perbedaan
tersebut.
• LM-----BM
: proses evolusi dianggap sebagai sebuah
probabilitas dari perubahan basa
nukleotida yang berlangsung secara
bebas dan sebanding.
Parsimoni (1)
• Identifikasi pohon filogenetika yang
membutuhkan jumlah perubahan (evolusi)
terkecil.
A
a. ATATT
b. ATCGT
c. GCAGT
d. GCCGT
G
A
A
G
A
G
G
1 perubahan
G
A
A
G
5 perubahan
Parsimoni (2)
• Sebuah karakter disebut informatif jika
terdapat 2 atau lebih state yang berbeda,
dan masing-masing state tersebut terdapat
pada 2 atau lebih sikuen/gen/organisme
yang sedang diuji.
a. ATATT
b. ATCGT
c. GCAGT
d. GCCGT
Karakter 1, 2 dan 3 adalah informatif
Perangkat lunak
Yang sering digunakan:
• PAUP (Parsimoni)
• MrBayes