Методы общей бактериологии (том 3) (947294), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Если один из штаммов, входящих в пару, уже был отнесен к существуюшему кластеру, то другой также можно отнести к последнему. Матрицу данных сканируют с помощью компьютера до тех пор, пока все штаммы не будут перенесены в соответствующие кластеры. Таким образом штаммы распределяют в иерархическом порядке и составляют матрицы сходства и дендрограммы (см. ниже).
21.5. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЪТАТОВ И ИХ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ При первом просмотре распечатки результатов исследования в области нумерической таксономни можно составить большой треугольник из чисел обычно с точностью до третьего знака. На рис. 21.1, Л изображена рассортированная матрица сходства, отражаюшая результаты сравнения штаммов. Умноженные на 100 указанные числа дают процент сходства между штаммами. Представление данных в виде треугольника точно отражает связь между штаммами, однако оно не совсем удобно. Более наглядной формой представления результатов является диаграмма матрицы сходства с использованием различной штриховки (рис. 21.1.
Б). На этой диаграмме степени сходства представлены в нескольких 21 иумгг1о!нская тяксопомия ! саодстба. и 60 70 80 90 в сходстбь, И 60 70 ВО 90 час 00 ттаммаб 100 ШП70ММ 100 11 1 1)9 ) Рис, 21.!. Изображение результатов численно-таясономнчесяого изучения бактерий с расчетом рассортированной матрицы сходства (А)! лля улобсгва числа округлены до одного знаха после запасай. На основе этой информации можно составить диаграмму со штриховиой (Б), дендрограмму (В) н упрощенную дендрограмму (!), !— грамотрицательиая палочка, !! — Рзеиаотопиз зрр., кластер 1,1!!в Сатьамегщт Орр, кластер 2, !)1 — )гймо рига!!Осто!рпсаз, кластер 3.
интервалах (например, 90 — 1000770, 85 — 890770 и т. д.), которым соответствуют по-разному заьитрпхованные участки. Здесь более наглядно видны связи между !07 7 ! !71 (" 69 ! баээ! 67 8891 6666861 ЬЬОЬЬЬ! ! 51 68 55591 ЬЬЬЬЬ55661 ьбььЬ66775 ьб 6655ь77 7 ь 5 6 1 6 6 6 '! 7 '! 5567666!77 5667~~677! 5 5 6 66 5 Ь 1 7 6 5566656777 5Ь66656777 ,15676667 !7 '!Ь6665667! ~6776~6761 7 О 6 10 29 !5 15 16 20 Л 71 77 25 17 19 9 ! 86' 6611 86 91 868691 ВВОВВВ! 88689991 78869899 889999999! 66889689991 17 888866996 ! 87 ! ! б !618!б 11 76888888!8!!81 6771687!6!ВВ!6!! 11 12 т 76 15 15 1Ь 20 2\ 72 25 17 19 часть ю систвмлтикл штаммами.
Участки диаграммы, соответствующие наибольшим значениям 3, закрашены черной краской. Пример, приведенный на рис. 2!.1, В, иллюстрирует отношения в ряду грамотрицательных оксидазоположительных бактерий, выделенных из садков для выращивания моллюсков. На диаграмме ясно видно, что трем выделенным группам штаммов соответствуют Рзеиг(отопаз зрр., 1 ис1Ьас1епит зрр. и ИЬгю рагаЬаето1уйсиж Наряду с рассортированными матрицами сходства с помощью компьютера можно получать и дендрограммы (рнс. 21.1, В, Г). Дендрограмму, или разветвленную диаграмму, изображенную на рис.
21.1, В, обычно составляют, связывая пару или группу организмов наивысшими значениями 5. Упрощенная диаграмма (рис. 21.1, Г) иллюстрирует взаимосвязь между группами штаммов и отражает результат анализа очень большого набора данных. Дендрограммы, составленные на основе результатов анализа фенетических данных, не обязательно отражают филогенетические связи между организмами (т. е. связи, основанные на происхождении), и поэтому их нельзя рассматривать в таком качестве без специальных молекулярно-генетических доказательств, которые получают в процессе многоплановых таксономических исследований [10). Кластеры выделяют на основе общего сходства.
По рассортированным матрицам сходства и дендрограммам (рис. 21.1, Б) выделяют кластеры сходных штаммов и оценивают сходство между кластерами. Группы штаммов можно охарактеризовать далее, составив таблицу частоты встречаемости каждого признака среди членов ~руины. Так, можно составить идентификационные таблицы на основе отобранных дискриминирующих признаков для всех групп с целью последующей диагностики вновь выделенных изолятов. Можно вычислить средний, наиболее типичный для каждой группы микроорганизм. Этот гипотетический средний организм (ГСО) обладает признаками, представленными по крайней мере у 50'/а членов группы [11).
Члены однородных групп характеризуются более высокими значениями 5, чем ГСО. Штаммы, имеющие лишь частичное сходство с несколькими членами группы, можно исключить из нее или изучить их более подробно, чтобы точно установить 108 и. нумвричаскля тлксономия взаимосвязи с данной группой. Кластеры можно идентифицировать и дать им название, если в число исследуемых организмов включены типовые или референтные штаммы илн если проведено сравнение признаков кластера с признаками, указанными в диагностических ключах в таблицах. В некоторых случаях кластеры, выявленные с помощью нумерической таксономии, не удается отождествить с существующими известными таксонами, что отражает ограниченность традиционных подходов в таксопомии и указывает на потенциальную неадекватность существующих диагностических процедур, Не исключено, что такими кластерами могут оказаться новые, ранее не описанные таксоны. После того как анализ группы штаммов закончен, результаты исследования в области нумерической таксономии можно объединить с данными, полученными в других работах по нумерической таксономии, что позволяет создавать банк таксономических данных.
21.6. Л ИТЕРАТУРА 21.6.1. Общая литература 1. Сгг!)сг3 1Л 7., Бгерйензоп %'. Лп !п1гобпс1!оп 1о пшпегыа) с1азз1- Псаиоп, Лсабеш!с Ргезз, !пс., Хетч Уогй, 1975. 2. Со1ше11 77. 7(. Ышпег!са! апа1уз!з (п ш!сго51а1 !бепш(сапоп апг) с(азз!1!сагюп, Вес. !пав. М!сгомо1., 11, 154 — 160 (1970). 3. ! осййагг (Р.
!7., ! !агап Л (ег(,). Менпобз 1ог пшпеиса! 1ахопогпу, Лпзепсап Вос!е(у 1ог М1сгоЬьо!оку, Вебйезба, Мб., 1970. 4. Кпсопч Р. СС А., Яояа! 7г. )с Хпшег(са! 1ахопогпу, %. Н. Ггсегпап апб Со., Вап Ггапсысо, 1973. 5. Бона! 7г. 1г., Блеаяз Р. Н. А.
Рмпор1ез о1 питег1са1 1ахопошу„ %. Н. Ггеешап апб Со., Вап Ргапс!зсо, 1963. Указанные работы посвящены теоретическим и практическим аспектам нумерической таксономни и представляют интерес как для начннаюшнх, так и для опытных таксономистов. Подробно рассматриваются вопросы об источниках данных, разаовндностях фенотнпическнх признаков, нопросы обработки данных, методов компьютерного анализа и интерпретапии данных, 21.6.2. Специальная литература 6. Апг(назон М. Гаш!!!ез бе р!ап1ез, чо!. 1, 71псеп1, Раин, 1763.
7. Аизгт В., Соьееи 77. 71., !п1. 3. Вуз1. Вас1ег!о1, 27, 204 — 210 (1977). 8. Сдеег!гат А. )7., Оаяе! У. Е., 3. Ра!еоп(о1., 43, ! 130 — 1136 (1969). 9. Со!шеп !7. !7., 3. Вас1ег!о1, 104, 410 — 433 (1970). ЧАСТЬ |7, СИСТЕМАТИКА 10, Вопч(|е(!осе М., Аиапл В, На|сапа 1| !п: С. Н. П(сЫпвоп ап6 Т. Г. Ргеесе (е6.), М1сгоЬ(о!о8у о1 асс|а! р1ап1 апт1асеа, р.
277-- 292. Асане|п)с Ргеаа, Ьоп6оп, 1976. 11. 1.|Ион 7., ФЪ Ье )У. 7., Со)сее!1 А', Я., 1. Вас1епо),, 85, !061 — 107! (1963). 12. 5леа|Ь Р. Н. А., Л, С|еп. М1сгоЬ!о1., 17, 201 †2 (1957). !3. 5пеа(А Р Н. А., !п(. Л. 5уа1. Вас!ос|о!, 24, 508 — 523 (!974). !4. Зпеа|А Р. Н. А., Со!!(па У. С., Лп1оп!е чап ~.ссп|чепЬое8 3.
М|сгоЬ!о1. 5его1., 40, 48! — 527 (!974). 15. 5пеа1й Р. Н. А., 1оЛлаоп )с., Л. Сеп. М)сгоЬ|о)., 72, 377 — 392 (1972). 16, 5ойа! Сс Ач., 34иАепес С Н., ()п1ч. Капе. 5еЬ Во!1., 38, !409 — !438 (1958). Глава 22 ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Дж. Джонсон Выяснение структуры и физических свойств ДНК и РНК дало возможность исследователям определять таксономические связи между бактериями путем сравнения их геномов. Грубо геномы можно сравнивать между собой по общему составу оснований ДНК: общее число пар гуанина и цитозина (О+С, мол.
$,) в ДНК является постоянной характеристикой данного организма. Если значения О+С для ДЙК двух организмов значительно различаются, это свидетельствует о том, что между нами нет близкого генетического сходства. Однако близкие значения О +С не обязательно означают, что сравниваемые организмы имеют сходные последовательности нуклеотидов в ДНК. Для такого вывода требуется сравнить геномы значительно более тонким методом, чем определение состава оснований ДНК, а именно путем определения степени гомологии нуклеиновых кислот.
Нз1чение гомологии позволяет сравнивать организмы в отношении лннейной последовательности нуклеотидов вдоль 1) всей цепи ДНК (гомология ДНК) или 2) вдоль тех участков ДНК, которые кодируют определенные типы РНК (гомологня РНК). Степень гомологии различных ДНК является средним показателем сходства геномов сравниваемых организмов. Каждый тип РНК характеризуется своей степенью гомологии. Степень гомологии мРНК близка к степени гомологии ДНК (по крайней мере у бактерий), поскольку для транскрипции молекул мРНК используется большая часть генома. Напротив, рибосомная РНК (рРНК) и транспортная РНК (тРНК) кодируются лишь небольшой частью генома, поэтому в опытах по определению гомологии с использованием этих двух типов РНК можно сравнивать лишь небольшие участки геномов. Во всех группах бактерий, которые были достаточно хорошо изучены, рРНК- и тРНК-цистропы ДНК, по-видимому, эволюционировали медленнее, чем часть ю систвмхтикл основная масса цистронов.
Поэтому методы, основанные на определении гомологии ДНК, применяются для выявления сходства между близкими организмами, тогда как определение гомологии рРНК позволяет выявить сходство между более далекими друг от друга организмами. В конце этой главы (равд. 22,8.1) приведен список литературы общего характера (1 — 6), касающейся принципов н специфики методов определения генетического родства организмов на основании изучения гомологии нуклеиновых кислот. Методы определения гомологии ДНК и РНК не заключают в себе трудностей нн в теоретическом, ин в практическом отношении, если для их осуществления подготовлен нужный материал. Технические трудности связаны с выделением ДНК н РНК и введением в них радиоактивной метки.
Каждая группа микроорганизмов имеет в этом отношении свои особенности, поэтому универсальных рекомендаций не существует. В настоящей главе описываются главным образом те методы, которые успешно зарекомендовали себя в моей лаборатории. Методы выделения н характеристики плазмидных ДНК рассмотрены в гл. 15. 22.1. РАЗРУШЕНИЕ КЛЕТОК ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ Первый этап при выделении нуклеиновых кислот— это разрушение бактернальных клеток. В зависимости от природы клеточной стенки бактерии могут быть разрушены 1) с помощью одного лишь детергента, 2) с использованием сочетания действия детергентов и гидролитическнх ферментов или 3) с помощью физических методов, таких, как разрушение под действием ультразвука, в результате резкого изменения давления или при встряхивании со стеклянными шариками.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
