9_Orologio molecolare

Lezione 9
Orologio molecolare
Orologio molecolare: l’ipotesi
Ipotizzato da Zuckerkandl e Pauling nel 1962.
I due scienziati notarono come le sostituzioni
aminoacidiche nelle emoglobine degli animali
fossero proporzionali ai tempi di divergenza
suggeriti dai reperti fossili
A questo seguì la generalizzazione che il tasso
di cambiamenti evolutivi di ogni specifica
proteina fosse approssimativamente costante
nel tempo in differenti linee evolutive
Orologio molecolare: l’ipotesi
Se le proteine evolvono con un tasso costante, allora il numero di
sostituzioni tra due sequenze può essere usato per stimare il tempo
di divergenza, in modo simile all’utilizzo del decadimento radioattivo.
Tasso di sostituzione
K = numero di sostituzioni
(o ‘replacements’) per sito
K
Orologio molecolare: un esempio
Il tasso di sostituzioni nonsinonime per l’ α-globina
è 0.56  10–9 (r = sostituzioni nonsinonime per sito
nonsinonimo per anno).
Le α-globine di ratto e uomo differiscono di 0.093
(K) sostituzioni nonsinonime per sito nonsinonimo.
Se l’ipotesi dell’orologio molecolare universale è
corretta, allora la divergenza tra uomo e ratto a
partire dall’antenato comune è uguale a
0.093/(2  0.56  10 –9) = 83 milioni di anni.
T = K / (2 r)
Orologio molecolare vent’anni dopo
Orologio molecolare vent’anni dopo
Orologio molecolare: assunzioni
Funziona
• Per tassi evolutivi costanti: nessun cambiamento radicale
• Salvo alcune eccezioni
Evoluzione più rapida
che nelle altre linee
Citocromo c
piccola emoproteina della
membrana interna dei mitocondri,
solubile, diversamente da altri
citocromi, componente essenziale
della catena di trasporto degli
elettroni.
Emoglobina
Fibrinopeptide
Si origina per taglio del fibrinogeno
nella formazione della fibrina
mouse
rat hamster
Sembra esserci un orologio molecolare tra i roditori, almeno per le sostituzioni sinonime
Si può stimare la divergenza tra mouse (o rat) e hamster rispetto a quella tra mouse e rat:
Mouse-rat: 18%
(Mouse)(rat) – hamster: 31%
0.31/0.18= 1.7 volte più antica
BEAST Bayesian Evolutionary Analysis Sampling Trees