SISTEMATIKA DAN FILOGENETIKA MOLEKULER Topik Hidayat* Adi Pancoro** *Jurusan Pendidikan Biologi, FPMIPA, UPI **Sekolah Ilmu dan Teknologi Hayati, ITB

Sistematika? Sistematika adalah ilmu tentang keanekaragaman hayati yang terdapat di bumi dan sejarah evolusi mereka Tujuan utama sistematika: - menemukan, mendeskripsi dan memberi nama - mendokumentasi perubahan yang terjadi selama evolusi dalam rangka menyusun sistem klasifikasi (Systematics Agenda 2000) Tugas penting sistematika adalah merekonstruksi hubungan evolusi dari kelompok organisme

Praktek sistematika (1) Fenetika Kladistika/Filogenetika Molekul Non-molekul Rekonstruksi hubungan filogenetika Distance Method Character based Method Parsimony Likelihood Bayesian

Praktek sistematika (2) Pohon molekul Pohon non-molekul Pohon gabungan (Total evidence)

Praktek sistematika (3) sinapomorfik Monophyletic group apomorfik Sistem Klasifikasi Filogenetika outgroup plesiomorfik

Mencari karakter Organ vegetatif Organ reproduktif Metabolit sekunder Kromosom Isozymes Makromolekul (DNA) etc

Filogenetika molekuler? Filogenetika molekuler adalah studi tentang hubungan evolusi di antara organisme biologi yang dihasilkan dari sebuah kombinasi antara biologi molekuler (penggunaan data molekuler yang melibatkan teknik molekuler) dan teknik-teknik statistik.

Mengapa DNA? Unit dasar informasi yang mengkode organisme Menyediakan banyak karakter Tingkat homologi yang lebih baik Hubungan filogenetika yang lebih natural

Sumber DNA dan metode (1) - Inti - Kloroplas - Mitokondria Metode: - Analisis restriksi - Sikuensing Pemilihan karakter DNA dan metode tergantung masalah filogenetika yang ingin dipecahkan

Sumber DNA dan metode (2) matK: matK 3’trnK exon 5’trnK exon OMAT396F OMAT1F OMAT841F OMAT2R OMAT3R trnK-2R intron Kurang lebih 1,560 bp ITS: Nuclear ribosomal DNA NTS ETS 18S ITS-1 ITS-2 26S 5.8S ITS region 17SE 26SE Kurang lebih 700 bp

Memilih karakter DNA (1) DNA kloroplas: - Single gene (Ortologi) - Handling mudah - Lestari (konservatif) - Klasifikasi mayor DNA inti: - Family gene (Paralogi) - Handling relatif mudah - Polimorfik dan lestari (konservatif) - Klasifikasi minor

Memilih karakter DNA (2) DNA mitokondria: - Single gene (Ortologi) - Handling relatif sulit (penggunaan terbatas pada tumbuhan) - Lestari (konservatif) - Klasifikasi mayor

Beberapa asumsi Ada sejumlah asumsi dalam menggunakan data molekuler (sikuen DNA atau protein): - Berasal dari sumber yang spesifik - Bersifat homolog - Memiliki sejarah evolusi yang sama - Berkembang secara bebas

Analisis Filogenetik Molekuler (1) Tahap-tahap analisis: Download sikuen (optional) Edit sikuen Alignment (Uji homologi) Rekonstruksi pohon filogenetika - Distance Method (DM) - Likelihood Method (LM) - Parsimony Method (PM) - Bayesian Method (BM)

Analisis Filogenetik Molekuler (2) Evaluasi pohon filogenetika - Interior Branch Test (IB) - Felsenstein`s Bootstrap Test (FB) *Pencuplikan secara acak *Replikasi *Konsensus

Analisis Filogenetik Molekuler (3) DM : perbedaan basa menunjukkan jarak evolusi; pohon filogenetika dibangun berdasarkan jarak atau perbedaan tersebut. LM-----BM : proses evolusi dianggap sebagai sebuah probabilitas dari perubahan basa nukleotida yang berlangsung secara bebas dan sebanding.

Parsimoni (1) Identifikasi pohon filogenetika yang membutuhkan jumlah perubahan (evolusi) terkecil. A G A G a. ATATT b. ATCGT c. GCAGT d. GCCGT A G G A A G A G 1 perubahan 5 perubahan

Parsimoni (2) Sebuah karakter disebut informatif jika terdapat 2 atau lebih state yang berbeda, dan masing-masing state tersebut terdapat pada 2 atau lebih sikuen/gen/organisme yang sedang diuji. a. ATATT b. ATCGT c. GCAGT d. GCCGT Karakter 1, 2 dan 3 adalah informatif

Perangkat lunak Yang sering digunakan: PAUP (Parsimoni) MrBayes