Stambomen bepalen uit DNA

Stambomen bepalen uit DNA-gegevens
Willem Sonke
Bachelor Technische Wiskunde
Technische Universiteit Eindhoven
19 juni 2013
Stambomen
Je hebt vast wel eens stambomen gezien die de
evolutie van diersoorten aangeven. Zo’n stamboom geeft aan hoe de evolutie verlopen is. In
de stamboom hieronder zie je bijvoorbeeld dat
mensen en chimpansees dicht bij elkaar staan;
de gorilla’s zijn minder verwant met de mens.
ze kunnen ook stukjes DNA uitwisselen. Dit
is weer te geven door cirkels toe te staan in de
evolutieboom. We noemen het dan echter geen
boom meer, maar een netwerk.
We kunnen aan de quartets zien wanneer
deze situatie plaatsvindt. Bekijk bijvoorbeeld de
volgende quartets.
a
c
b
d
a
b
c
d
en
gorilla
Dit levert het volgende netwerk op.
b
mens
chimpansee
a
Quartets
Vroeger werden zulke bomen vaak met de
hand getekend. Omdat we tegenwoordig DNAgegevens kunnen gebruiken, kunnen we nu ook
de gegevens verkrijgen die nodig zijn om een
stamboom automatisch te tekenen. Deze gegevens zien eruit als kleine stukjes (zogenaamde
quartets) van de uiteindelijke stamboom, zoals
het plaatje hieronder weergeeft.
a
c
b
d
Hierin zijn a, b, c en d elk een soort. Dit
kunnen bijvoorbeeld diersoorten zijn, maar ook
bacteriën.
Bij kleine hoeveelheden quartets kun je door
te puzzelen nog wel een bijbehorende boom maken. Echter, in de praktijk krijg je vaak tienduizenden of honderdduizenden van zulke quartets. Ik heb voor mijn project een programma
gemaakt dat al die quartets samen kan voegen
tot één stamboom.
Netwerken
Helaas zijn bomen niet altijd geschikt om de
evolutie weer te geven. Bacteriën bijvoorbeeld
planten zich voort door zich te splitsen, maar
d
c
Je ziet dat inderdaad beide quartets terug te vinden zijn in het uiteindelijke netwerk.
Programma
Ik heb een computerprogramma geschreven dat
automatisch netwerken bepaalt uit quartets. Dit
gebeurt op een manier die mijn begeleiders bedacht hadden.
Links zie je de lijst met quartets (in dit geval
zijn het er 12.650), en in het midden staat het
geconstrueerde netwerk.
Als je geı̈nteresseerd bent in het programma,
dan kun je het downloaden op http://sf.net/
p/fylogenetica.