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Lexikon der Biologie: Sequenzstammbaum

Sequenzstammbaum, phylogenetischer Stammbaum, der aufgrund von Sequenzdaten (Nucleinsäuren, Proteine; Basensequenz, Aminosäuresequenz) erstellt wird und den Verlauf der Evolution (biologische Evolution) darstellen kann. Das Heranziehen von Sequenzdaten für die Evolutionsforschung hat 2 große Vorteile gegenüber der klassischen Forschung mittels morphologischer Daten: Erstens findet sich in der Sequenz neben der nackten, den Organismus beschreibenden Information auch die phylogenetische Information (im Vergleich zu anderen Spezies [Art]). Zweitens stellt eine Sequenz nicht nur 1 Merkmal dar, sondern (prinzipiell) so viele, wie sie Basen bzw. Aminosäuren enthält, da diese Elemente der Sequenz mehr oder weniger unabhängig voneinander evolvieren (können). Von der Sequenzinformation gelangt man zum Sequenzstammbaum in 4 Schritten. 1. Schritt: Suche nach Homologien, was jedoch nur dann notwendig ist, wenn die Identität der Sequenz noch nicht bekannt ist (Sequenzhomologie). 2. Schritt: Sequenz-alignment (Sequenzierung). Hier werden die homologen Sequenzen so ausgerichtet (engl. = to align), daß die homologen Bereiche zur Deckung kommen. Dabei werden sog. „gaps“ eingefügt, welche Deletionen und Insertionen in den Sequenzdaten simulieren. 3. Schritt: Erzeugung eines Stammbaums. Hierfür wird meist eine der 3 Methoden: Parsimony, Distancematrix oder Maximum Likelihood (Maximum-Likelihood-Methoden, Maximum-Parsimony-Methoden, Neighbor-joining-Methode) angewendet. Jede dieser Methoden hat Vor- und Nachteile, der Rechenaufwand kann gewaltig sein (Bioinformatik). 4. Schritt: Überprüfung des Stammbaums. Dies kann einerseits durch die Verwendung mehrerer Methoden (s.o.) geschehen oder durch statistische, pseudoempirische Tests, wie z.B. ein Bootstrap (Bootstrap-Test). In der Regel stimmen Stammbäume, die mittels morphologischer Daten ermittelt wurden, mit Sequenzstammbäumen überein. Endosymbiontenhypothese, evolutionäre Uhr, molekulare Evolution, molekulare Systematik, phylogenetische Systematik, Systematik, Taxonomie.

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