אבולוציה ומוטציה בעתות עקה

מוטציות הן חומר הגלם עליו פועלת הברירה הטבעית ליצירת התאמות חדשות. אחת האסטרטגיות העומדות בפני יצורים חיים הנמצאים במצוקה היא האצת הקצב בו מוטציות נוצרות ע"י שיתוק מנגנוני תיקון ה-DNA.

מנגנון זה, הנקרא "היפר-מוטציה מושרית עקה", נצפה בחיידקים, בשמרים ואף בתאים סרטניים. בהרצאה זו נדון בהסברים אבולוציוניים אפשריים לתופעה מעניינת זו.

Event page: https://pausa.tau.ac.il/events/evolution/16-5-13

Transcript

1. הקע תותעב היצטומו היצולובא באוי םר " ןגב היצולובא :" תרדס לע תואצרה ינטובה ןגב היצולובא 16 יאמ 2013 , 18:00
2. תודות 2 ןוריב הילמע ןרק - הלגיצ תינויצולובא הירואיתל הדבעמה ד לש " ינדה ךליל ר ע םייחה יעדמל הטלוקפה " ג ש ' גרו ' זייו לש היגולוקאו תירלוקלומ היגולויבל הקלחמה םיחמצ תטיסרבינוא לת - ביבא
3. הקיטמתמו היגולויב 3 xkcd.com/435
4. תיבושיח היגולויב Computational Biology • הקיטמתמ • בשחמה יעדמ • הנכות • הקיטסיטטס • Data • םילדומ 4 " = (1 − )/ + for i in range(N): p = p*(1-U)/(p*w)
5. תויסולכוא לש הקיטנג Population Genetics תיטמתמ היצולובא , תיטרואיתו תיבושיח • תורבתסהה תרות • םיקחשמה תרות • תוימאניד תוכרעמ • תויטסכוטס תוכרעמ • בשחמ תויצלומיס • הקיטסיטטס 5 xkcd.com/55
6. תויסולכוא לש הקיטנג 6 ר . א . רשיפ 1890-1962 , הילגנא הילרטסואו " זאמ רתויב לודגה גולויבה ןיווראד " – ציר ' סניקוד דר " תא רצי ודבל טעמכש ןואג עדמ לש תודוסיה תינרדומה הקיטסיטטסה " – דלאה סרדנא טייר לוויס 1889-1988 , הרא " ב לש העפשהה תא שיגדה לע םייארקא םיכילהת היצטפדאו היצולובא ג ' . ב . ס . ןיידלאה 1892-1964 , הילגנא , הרא " ודוהו ב ויבתכ ןיב : " הירואית תיעבט הרירב לש תיטמתמ תיתוכאלמו " , " םימרוגה היצולובאל " , " לדוגב תויהל ןוכנה " 72 99 72 עצוממ – 81 םינש
7. תויסולכוא לש הקיטנג 7 ג ' תימס דרניימ ןו ' 1920-2004 , הילגנא םיקחשמה תרות תינויצולובאה , היצולובאה תינימה הייברה לש , הרירבה לש התלועפ תונוש תומרב תינימה ג ' פ סמיי . וארק 1916-2012 , הרא " ב היצטומ יבצק תדידמ לע תויצטומ תעפשהו תורישכה , דועו דועו דועו הרומיק וטומ 1924-1994 , הראו ןפי " ב ויבתכ ןיב : " הירואית תיעבט הרירב לש תיטמתמ תיתוכאלמו " , " םימרוגה היצולובאל " , " לדוגב תויהל ןוכנה " 84 96 70 78 היה 2010-ב ב"הראב עצוממה םינש 83 – עצוממ
8. ע היצולובא " תויסולכוא לש הקיטנג פ • ךילהתב השרוהב תורבועש תונוכת תוחיכשב יוניש בר - ירוד • םייזכרמה תוחוכה : – הרירב selection – היצטומ mutation – תינימ הייבר sexual reproduction – תיארקא הפיחס random drift 8
9. ע היצולובא " תיעבט הרירב י 9
10. תורישכב תונוש • תורישכב תונושה =) תיתייבר החלצה ( הכירצ השרוהב רובעל • איה השרוהב תרבועש תונושה תיטנג תונוש • קר אל - הקיטנגיפא ... פורפ ' הקנולבי הוח , 18.4 • תיטנגה תונושה תרצונ דציכ ? 10
11. היצטומ - תוישופיח םיקורי םירוה - CGTCGACGTGCAAATTTGGGCTGGCA םוח אצאצ - CGTCGACGTGCATATTTGGGCTGGCA 11
12. היצטומ – תישמרח הימנא • ןגב תיתדוקנ היצטומ ןיבולגומהה ןובלחל • CTC → CAC • ונימאה תצמוח תא הפילחמ glutamic acid ב - valine • םודאב ןיקת ןיבולגומה • םותכב ישמרח ןיבולגומה 12
13. היצטומ 13 • " תויצטומ ... היצולובאל םלגה רמוח תא תוקפסמ " – זבוד ' יקסנ , םינימה אצומו הקיטנג 1937 • " תלעופ הילעש תונושל יסיסבה רוקמה ןה תויצטומ תיעבטה הרירבה " – ץניל ,' 2007 • תירבעב - תינשת
14. תיטנג תונושל תורוקמ דוע • םיקתועה רפסמב תונוש • תינימ הייבר – היצגרגס – היצניבמוקר 14 http://www.nature.com/nature/journal/v468/n7327_supp/full/468S13a.html http://www.nature.com/ng/journal/v39/n10/full/ng2123.html זאלימעה ןג יקתוע רפסמ היסולכואב תוחיכש היסולכואב תוחיכש
15. ילרטינהו ערה בוטה 15
16. תויצטומ אלל טרפל סחיב תורישכ תוחיכש ילרטינהו ערה בוטה 16 תויצטומ לש תורישכה תוגלפתה ב סוריו VSV 17637733 pubmed/ gov/ nih. nlm. ncbi. www. :// http תוילילש תויצטומ תויבויח תוילרטינ
17. ילרטינהו ערה בוטה 17 ב תויצטומ לש תורישכה תוגלפתה הייפאה רמש 17637733 pubmed/ gov/ nih. nlm. ncbi. www. :// http תוילילש תויצטומ תוילרטינ תוחיכש תורישכ
18. העובק הביבסב היצולובא 18
19. תועובק תוביבס היצולובא • תיעבטה הרירבה לש הלועפה ןוויכב יוניש ןיא • ןיב לקשמ יוויש תיעבט הרירב ו היצטומ 19
20. טושפ יטמתמ לדומ • םיללא ינש לעב דחא ןגב דקמתנ ) תואסרג ( • יעבטה ללאה A ללאהמ רתוי ההובג תורישכ לעב טנטומה B - > () • ללאה תוחיכשב יונישה תא ראתמ לדומה A - () - רודל רודמ : 5678 = 59: ( ) 20
21. לקשמ יוויש תאיצמ וב בצמ אוה לקשמ יוויש רודל רודמ יוניש ןיא : G8HIJ6 = 5678 = 59: םילבקמ ונחנא ןכלו : G8HIJ6 = G8HIJ6 ( ) תוחיכשב הקולחו תעצוממה תורישכב הלפכה ידי לעו A : = ( ) 21
22. לקשמ יווישב תעצוממ תורישכ התייה יסאלקהו טושפה לדומה תאצות = ( ) םילימב וא : " תורבתסהל הווש היסולכואב תעצוממה תורישכה תושחרתמ ןניא תויצטומש " הכומנ תורישכל ליבומ הובג היצטומ בצק רמולכ ... 22
23. תיעבטה הרירבל היצטומ ןיב לקשמ יוויש תואצות לש תויצלומיס 23
24. תועובק תוביבסב היצטומה בצק • " הווש היסולכואב תעצוממה תורישכה תושחרתמ ןניא תויצטומש תורבתסהל " • היצטומה בצק תא דירות תיעבטה הרירבה • ולש ןותחתה ףרה לע בצייתי היצטומה בצק תיגולויזיפ הניחבמ / תילקיזיפ ) הרומיק , 1967 ( 24
25. הנתשמ הביבסב היצולובא • שי תונתשמ תוביבסב רובעל לוכיש ימל ןורתי המאתה ) היצטפדא ( הריהמ • ךרוצה ןיב ןזאל שי ןיבו הריהמ המאתהב ע םרגנש קזנה " י תוילילש תויצטומ 25
26. םיקדייחל םירגתא 26 ע ףקתומ סקרטנאה קדייח " י ןוסיחה תכרעמ סוארואא סוקוקוליפטס םע תחלצ לע הקיטויביטנא םיסוריו קדייח םיפקות
27. םינומיל ךל םינתונ םייחהשכ • רתוי הריהמ המאתה רשפאמ הובג היצטומ בצק םייתביבס םירגתאל • תא שי הנוכנה היצטומה תא גישמש ןושארל היסולכואה לע טלתשהל רתויב בוטה יוכיסה 27
28. היצטומה בצקב תונוש םינימ ןיב דודמל ןתינש רודל עצוממה תויצטומה רפסמב םיראותמ םיבצקה 28 םיבובז : 0.455 Keightley et al. 2009 םיקדייח : 0.0004 Wielgoss 2011 םדא ינב : 41 Lynch PNAS 2010
29. היצטומה בצקב תונוש תויסולכוא ןיב 29 ש היצטומה בצק - 69 ילוק יא יקדייח לש תויעבט תויסולכוא Matic et al. 1997
30. טרפה ךותב 30 היצטומה בצקב תונוש זרמילופ אנד לש תואיגשה בצק – Lynch 2011 םיקדייח םירמש םדא ינב 30
31. הקע תירשומ היצטומ ילוק יאב : הטונש זרמילופ אנד ע לעפומ תואיגשל " י הקע תובוגת : – תבוגת SOS – בער – ל קזנ - DNA 31 Rosenberg et al. 2012 31
32. תויודע הקורי הצא קדייח סוליצב תינסיסת רקחמה הדוטמנ תפחשה קדייח ילוק יא קדייח קדייח הירטסילה 32 דשה ןטרס את
33. הקע תירשומ היצטומ לש היצולוב • ספאה תרעשה : הקע לש יאוול רצות איה היצטומ • אל תיביטנרטלא הרעשה - תויביטפדא : ההובג תונמאנב אנד לופכש ריחמ 33 • תיביטיפדאה הרעשהה : יכ תחתפתמ הקע תירשומ היצטומ תויסולכואו םיטרפל רשפאמ איה תושדח תוביבסל תוריהמב םיאתהל ילוק יא
34. הקע הרשומ בצק ךומנ בצק הובג בצק תיביטפדאה הרעשהה 34
35. תירשומ היצטומ לע רקחמה תריקס - הקע • היצולובאה לש הקע תירשומ היצטומ – תיביטפדאה הרעשהה לש הקידב • היצולבא םע הקע תירשומ היצטומ – תובכרומ תונוכת – הקיטויביטנאל תוניסח – ןטרס 35 םיפואה רמש
36. תועובק תוביבס – יטמתמ לדומ תורישכה לש תואוושמה תכרעמ לש יללכה ןורתפה תיעבט הרירבו היצטומ ןיב לקשמ יווישב : + 7 = + − 7 " םע םיטרפ לש היצטומה בצק תרבגה תא הלידגמ עצוממל תחתמ תורישכ היסולכואב תעצוממה תורישכה " 36
37. היצטומה בצק תרבגה תועובק תוביבס – עובק היצטומ בצק 37 תעצוממה תורישכב יוניש
38. היצטומה בצק תרבגה תועובק תוביבס – הקע הרשומ היצטומ בצק 38 תעצוממה תורישכב יוניש תויצטומ םע תויבויח תויבויח תויצטומ אלל
39. Cambia todo cambia 39 הסוס סדסרמ , 1935-2009 , תרמז תיאניטנגרא המודאה הכלמה , ךותמ " הארמל דעבמ םש האצמ סילא המו / " לורק סיאול , 1871
40. תונתשמ תוביבס - בשחמ תויצלומיס 40 הריחב תיארקא לש טרפ טרפה רחבנה תמ הריחב תיולת תורישכ לש טרפ טרפה רחבנה הברתמ אצאצה רבוע היצטומ
41. עובק בצק חצנמ הקע הרשומ היצט 0.05 41 תוחיכש תרשומ היצטומ הקע תונוחצנ םידספה תורוד
42. םוכיס : םיינויצולובאה םימרוגה • בצק היצטומ הקע הרשומ ףדעומ בצק ינפ לע ע עובק " י תיעבטה הרירבה • תונתשמ תוביבסב םגו תועובק תוביבסב םג • ה לע העפשהה ללגב המאתה רובעל תלוכי הביבסל – evolvability • תיביטפדאה הרעשהב הכימת 42 ירוליפ רטקבוקילה
43. ךיא היצטומ בצק עיפשמ היצולובאה לע הנתשמ ? 43 מממ ... םיטוירקואא תוירטפ זנוימ תירשומ היצטומ םע היצולובא הקע
44. היצולובאב החותפ היעב ע הגצוה היעבה " ב טייר לוויס י - 1931 : רפסמ תושורד השדח המאתהל םא תויצטומ , איה דרפנב היצטומ לכ ךא תילילש , המאתהה חתפתת דציכ ? 44 Wright, 1988
45. תובכרומ תונוכת לש היצולובא ןוירטירק • המאתה רובעל תוכירצ רתוי וא תונוכת יתש • תורישכב הדיריל םרוג דבלב תחא הנוכתב יוניש תומצעו םייפנכ • תינזבזב איה תודבכ תומצע םע הפועת • תנכוסמ איה תולק תומצע םע סופיטו הכילה ןמחפ רוקמ ) רכוס ( שדח • םישדח םינובלח ינש םיצוחנ , ינשה אלל ינזבזב דחא לכ : – אתה ךותל רכוסה תסנכהל הבאשמ – רכוסה לוכיעל םיזנא תרושקתו הפש • הפירטל טרפה תא ףשוח רודיש • תשעורו תינזבזב איה הטילק 45 warksbats.co.uk Xiao et al. 2011
46. טושפ תורישכ ףונ 46
47. טושפ תורישכ ףונ 47 שיגר שיגר תוחפ שיגר אל
48. בכרומ תורישכ ףונ 48
49. בכרומ תורישכ ףונ 49 םייפנכ ןיא תודבכ תומצע םייפנכ ןיא תולק תומצע םייפנכ שי תולק תומצע
50. רתוי ההובג תורישכ תגספל רבעמ 50 הגספ הכומנ קמע ההובג הגספ
51. בכרומ תורישכ ףונב הקע תירשומ היצטומ 51 ךומנ היצטומ בצק הובג היצטומ בצק בצק תרבגה היצטומה םיטרפב םיאצמנש ל תחתמ יתש תורישכה תוגספ
52. בכרומ תורישכ ףונב הקע תירשומ ה 52 אלמ בוריק יקלח בוריק תויצלומיס תואצות היצטומה בצק תרבגה ההובגה הגספל רבעמל ןמז ךומנ עובק היצטומ בצק
53. םוכיס : תובכרומ תונוכת לש היצולובא • הקע הרשומ היצטומ בצק ץיאמ היצולובאה תא תובכרומ תונוכת לש • מ היצולובאב החותפ היעבל הנעמ ןתונ - 1931 53
54. הקיטויביטנאל תוניסח 54
55. ןיליצינפל תוניסח םיקינעמש םימיזנא לש בר רפסמ תוניסח ןיליצינפל 55 הנש והוזש םינושה םימיזנאה רפסמ 2009 - 900 1989 - 100 Davies and Davies 2010
56. " ישמה ךרד " גוסמ תוניסח לש CTX-M 56 a - ןונבל b – לארשי c - תיווכ Davies and Davies 2010
57. הקיטויביטנאל תוניסח לש ילכלכה ריחמה 57 מ תוניסחה זוחא תדרוה - 13.5% ל - 10% ב - 1,391 םילוח : לש ןוכסח 2.7 רלוד ןוילימ וא 1,948 $ הלוחל 13.5% 10% Roberts et al,. 2009 תיאופר תולע תיתרבח תולע
58. הקיטויביטנאל תוניסח לש היצולובא 58 םילוח תיב הליהק םע םילוח שיגר קדייח םע םילוח ןיסח קדייח 1 # םע םילוח ןיסח קדייח 2 # אלל םילוח קדייח לדומה : • םילוח תיב • קדייח • תונוש תופורת יתש תוינידמ ןתמ תיבב הקיטויביטנא םילוח : • תוירוזחמ – תפלחה לכ הפורתה םוי / עובש / שדוח • בוברע – הפורתה תפלחה עיגמש הלוח לכל • בוליש – תופורת יתש ןתמ ליבקמב Bergstrom et al., 2004
59. הקימנידה תא הנשמ הקע הרשומ היצטומ בצק 59 הלופכ תוניסח תעפוה היצטומה בצק תרבגה תוירוזחמ בוברע בוליש Ubolski and Hadany, 2012
60. םוכיס : הקיטויביטנאל תוניסח לש היצולובא • תוינידמה תא הנשמ הקע הרשומ היצטומ בצק ל הפידעה הלופכ תוניסח לש העפוהה םוצמצ הקיטויביטנאל 60
61. ןטרס לש היצולובא 61 הלגיש קדייח תואיר ןטרס תינומרעה תוטלב ןטרס הזוניגרא סנומודספ
62. הקע תירשומ היצטומו ןטרס • תתב םיינטרס םיאת - בצק תא םיריבגמ ןצמח היצטומה • יתועמשמ םרוג תויהל הלולע היצטומ : – היפרתומיכל תוניסח תוחתפתהב – ןטרסה לש תומדקתהב ) היסרגורפ ( – ןטרסה תוטשפתהב ) סיזטסאטמ ( • ידיתע רקחמ ןוויכ 62
63. םוכיס • בצק היצטומ הרשומ הקע ףדעומ בצק ינפ לע ע עובק " י ה תיעבטה הרירב • תוביבסב םג תועובק תוביבסב םגו תונתשמ • ה בצקה תא ץיאמ היצולובא תובכרומ תונוכת לש • הקיטויביטנא ןתמל תפדעומה תוינידמה תא הנשמ יבב " ח • ןטרסה תלחמב םרוג תויהל יושע 63 yoavram@post.tau.ac.il @yoavram http://www.yoavram.com