zondag 17 mei 2009

Katten sorteren op hun DNA.

Veel biologie, heel veel evolutiebiologie bestaat uit sorteren. Aan sorteren zitten twee kanten: hoe je sorteert en wat je sorteert.

Wat gesorteerd wordt gaat over Italiaanse katten: huiskatten en wilde katten. Bij mensen levende katten zijn Huiskat (Felis silvestris catus). In de bossen van de Apenijnen leven Europese Wilde Katten (Felis silvestris silvestris) en op Sardinië komt de Noord-Afrikaanse Wilde Kat (Felis silvestris libyca) voor. Een van de manieren om te weten of Huiskat en Wilde Kat zich min of meer als soorten gedragen is te bekijken of ze ook genetisch verschillen, en niet alleen in vachtkleur. Genetisch is er veel mogelijk: hier gaat het over mitochondriaal* DNA.

Huiskatten zijn gemakkelijk te bemonsteren, via de dierenarts. Wilde Katten, van het vasteland van Italië en van Sardinië, zijn aangetroffen als verkeersslachtoffer, en op grond van hun vacht en grootte als Wilde Kat aangemerkt. Elke kat krijgt een identificatienummer. Van in totaal 49 katten is een deel van het mitochondriale DNA bekeken. De 49 katten zijn op overeenkomst in dat deel van het mitochondriale DNA gesorteerd.

Sorteren kan op veel manier: hier komt een eenvoudige en veelgebruikte manier.

De basevolgorde van een stukje DNA van een kleine 700 basen lang werd bepaald. Zo’n basevolgorde van 700 basen is te lang om hier weer te geven, maar een stukje eruit kan wel. Voor de katten met identificatienummer Fsi67, Fsi71, Fsi178 en Fsi90 ziet de basevolgorde er op 50 basen uit die 700 er zo uit:

FSI67 AGTATTATATACCCGTATACATAAGACATACTATGTATATCGTGCATTAA
FSI78 AGTATTATATACCCGTATACATAAGACATACTATGTATGTCGTGCATTAA
FSI71 GGTATTATACACCCATATACATAAGACATACTATGTATATCGTGCATTAA
FSI90 GGTATTATACACCCATGTACATAAGACATACTATGTATATCGTGCATTAA

Kat Fsi67 en kat Fsi78 verschillen hier in 1 base: A/G, op positie 39 van deze 50 basen; kat Fsi71 en kat Fsi90 verschillen ook in 1 base: A/G, maar op positie 17. Katten Fsi67 en Fsi78 verschillen in drie basen van katten Fsi71 en Fsi90. Katten Fsi67 en Fsi78 hebben A op positie 1, T op positie 10, G op positie 15, waar van katten Fsi71 en Fsi90 G, C en A hebben.

Sorteren levert dan op dat katten Fsi67 en Fsi78 bij elkaar horen, en katten Fsi71 en kat Fsi90 ook.

In een diagram ziet dat er als volgt uit. Het identificatienummer van de kat staat op het einde van een lijnstuk. Begin bij een kat, volg het lijntje: de kat die het meest op deze kat lijkt wordt gevonden na het kortste pad langs de lijnen. De lijnlengte geeft de hoeveelheid verschil aan – niet tussen alle katten ondeling, maar tussen groepen katten. Van het verbindingspunt van Fsi78 en Fsi67 naar het verbindingspunt van Fsi71 en Fsi90 is drie keer zo lang als van Fsi78 naar Fsi67, of van Fsi71 naar Fsi90, omdat de groep (Fsi71, Fsi90) drie mutaties verschilt van de groep (Fsi78 , Fsi67).



Sorteren op alle gegevens voor de basevolgorde kan ook. Niet met de hand maar met de computer. Veel onderzoek gaat over: “Wat is de beste manier om te sorteren?” “Wat is goede statistiek bij sorteren?” “Wat is nog betere statistiek om groepen te kunnen herkennen?”

ClustalW (http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html ) is een heel eenvoudig programma voor dit type sorteerwerk. Losgelaten op de DNA volgorden van 49 Italiaanse katten van diverse herkomst levert dit programma het volgende diagram op:
Zo’n diagram vertelt dat de katten Fsi91, Fsi77, Fsi79, Fsi 289, Fsi 193, Fsi78, Fsi66, en twee katten Fsi waarvan de nummertjes in het plaatje niet leesbaar zijn, wat betreft dit stuk mitochondriaal DNA meer op elkaar lijken dan op ze op alle andere katten lijken. Dat is de groep rechtsboven.

Katten Fsi71, Fsi92, Fsi72, Fsi84 en Fli52 lijken onderling ook meer op elkaar dan ze in mtDNA op alle andere katten lijken. Die groep is aan de linker kant te vinden.

Zo’n diagram vertelt ook dat niet alle Fsi katten dicht bij elkaar in de figuur terecht komen. Katten Fsi71, Fsi92, Fsi72, Fsi84 en Fli52 staan dichter bij alle Fca nummers dan bij de rechtergroep van Fsi91, Fsi77, Fsi79, Fsi 289, Fsi 193, Fsi78, Fsi66 etc.

De katten hebben nummers die beginnen met Fca, Fsi en Fli, dus Felis silvestris catus, Felis silvestris silvestris, en Felis silvestris libyca: huiskat, Europese Wilde Kat en Noord-Afrikaanse Wilde kat. Er zijn onder katten die volgens hun vacht Felis silvestris silvestris zijn ook beesten met huiskat DNA in hun mitochondriën Mitochondrien erven alleen via de moeder over. Soms heeft een overopa F. s. silvestris het aangelegd met een overopoe F. s. catus die op een boerderij woonde, en verwilderden de jonkies.

--------
* Voor zulke termen: Zie Wikipedia: DNA, DNA basen, mitochondrium..
--------
De DNA volgorde te vinden op ftp://ftp.ebi.ac.uk/pub/databases/embl/align, onder accession number: ALIGN_000094.ClustalW is te vinden op http://www.ebi.ac.uk/Tools/clustalw2/index.html
----------
E. Randi, M. Pierpaoli, M. Beaumont, B. Ragni & A. Sforzi, 2001. Genetic identification of wild and domestic cats (Felis silvestris) and their hybrids using Bayesian methods. Molecular Biology and Evolution 18:1679-1693.


1 opmerking:

  1. Gerdien schreef:
    "Er is geen controle groep Wilde Katten, omdat voor Schotland niet bekend was of er onvermengde Wilde Katten voorkwamen."
    (vorige blog).

    In Science 27 July 2007 staat een artikel: 'The Near Eastern Origin of Cat Domestication' waarin onderzoek van 979 wilde en gedomesticeerde katten.
    Het bleek dat in Duitsland en Frankrijk relatief zuivere wilde Europese katten (F.s.s.) voorkwamen. Zuiverder in ieder geval dan de Schotse.

    Het vreemde is echter dat onze gedomesticeerde katten genetisch het meest lijken op wilde katten uit Israel,Saoedi-Arabië en kennelijk niet afstammen van de Europese wilde kat (wat ik zou verwachten).
    De Europese wilde kat is evolutionair veel ouder dan de gedomesticeerde kat.
    De splitsing F.s.s en NabijeOosen+Centraal Azië kat is tussen 230.000 en 173.000 jaar geleden.

    Veel succes met je blog!

    BeantwoordenVerwijderen