Change of language, change of content

From now on this blog is about my adventures in bioinformatics and in the use of open source software:
The code is bash, perl, R -especially sweave/noweb-, LaTeX and my lovely, beastly OS editor`s (Gnu-Emacs) elisp.

I will publish code snippets and short comments in English language. You con read about the same and my other more biology focussed interests in German on Alles was lebt.
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Samstag, 14. Februar 2009

A mere heart of silicon

An Darwins 200. Geburtstag vor zwei Tagen fand ich keine Zeit zu bloggen. Hier eine Erklärung dafür.
Der Titel dieses etwas verspäteten Posts, ist eine Anspielung auf das Darwins Zitat "A scientific man ought to have no wishes, no affections, -- a mere heart of stone."Das "silicon" steht für meine kürzlich entdeckte Liebe zur Bioinformatik und statistischen Datenverarbeitung.

Ich fühle mich im Moment etwas wie der Primat in 2001: A Space Odyssey, nur weniger aggressiv.



Es hat schon etwas wenn man die Herstellung von Werkzeug entdeckt, im Gegensatz zu Kubricks Primaten werde ich meine Werkzeuge Perl und R aber eher einsetzen um zu versehen, weniger um Einfluss auf meine Umwelt zu nehmen.
Besonders Perl ist dabei unglaublich nützlich. Ich empfehle jedem, der viele (schwierig das näher zu definieren) Sequenzen in seiner Arbeit anschaut sich damit zu beschäftigen. In der zweiten Wochen kann man bereits scripte schreiben, die einem die Arbeit erleichtern. Perl schreibt zum Beispiel für mich mein Laborbuch. Einfach ELKE.pl (Emanuel's Labwork Kalculating Environment) starten und die Rektionen berechnen, es entsteht Laborbuch-gerechter Output auf der Festplatt und auf Papier (zugegeben das funktioniert nur, da ich sehr repetitive Laborarbeit mache) .

Im Moment fasziniert mich auch die Hochdurchsatz-Transkriptom-Sequenzierung an sich. Aus mehreren Gründen:
Beim Annotieren der Transkripte benutzt man sogenannten Blast-Suchen, die man automatisiert mit selbst geschriebenen Perl-Programmen durchführt und auswertet. Dabei vergleicht man seine unbekannten Sequenzen mit einer Datenbank bekannter Sequenzen. Solange keine Sequenzen des eigenen Untersuchungsobjekts bekannt sind stammen diese hauptsächlich von verwandten Organismen.
Auf diese Art passiert folgendes: In der oft tausende Zeilen umfassenden Ausgabe seiner Programme findet man unzählige Namen von interessanten Tieren und Genen, die man vorher noch nicht kannte.

Dazu kommt dann auch noch das Gefühl, dass man Neuland betritt, dass man etwas sieht, was noch nie zuvor jemand gesehen hat. Das ist faszinierend: Auch wenn es nur Gene aus einem Wurm der in der Schwimmblase des Aals lebt sind.

Eigentlich wollte ich etwas mehr über Statistik und quantitative Methoden schreiben, stattdessen hab ich den bislang wahrscheinlich "wildesten" Post des Blogs verzapft: Von Darwin über Kubrick, Statistik, Programmieren und Blast bis zum Aal, das muss mir erst mal jemand nachmachen.

Donnerstag, 20. November 2008

Statistik ist mehr als die drei Tests, und was ich im Moment so mache.

Der Hauptgrund warum hier nichts los ist hat nur einen Buchstaben: R.

Während meiner Diplomarbeit habe ich neben meinem Interesse an Genomik auch einen Hang zu quantitativem Arbeiten entwickelt. Genauer gesagt sollte ich damals die Darmwand "meines [1]" Wurms elektronenmikroskopisch untersuchen und verschiedene Parameter dieses Epithels aus verschiedenen "experimentellen Gruppen" vergleichen(d vermessen). Ich habe mir daraufhin ein Programm beschafft mit dem ich die digitalisierten Bilder vermessen konnte und habe so eine riesigen Datensatz generiert.




Die Analyse in SPSS gestaltete sich dann folgendermaßen:




Alles was nach den erste beiden Pfeilen steht ist dabei was die Vorgehensweise bei der Datenauswertung betrifft bestenfalls nicht besonders elegant [2]. Effekte aller Variablen habe ich nacheinander in willkürlicher Weise auseinander "seziert".
Die korrekte Vorgehensweise wäre ein statistisches Modell auf die Daten anzupassen. Dabei würden dann schrittweise von einem Maximalmodell ausgehend nicht signifikante Variablen ausgeschlossen.
Einer der vielen Vorteile von R ist nun, dass es die Datenanalyse geradezu in Richtung einer solchen Modellierung lenkt.

Der Datensatz meiner Diplomarbeit ist für meine derzeitigen Fähigkeiten trotzdem noch etwas zu kompliziert. Ich beschäftige mich hauptsächlich mit Infektionsdaten, die ich Anfang des Jahres in Taiwan gesammelt habe. Es geht darum den Zusammenhang von Kapseln in der Darm- und Schwimmblasenwand mit der Infektion zu testen (die Kapseln sind tote Larven!).



Neben meiner statistischen Modellierung amplifizieren und sequenzieren wir ("mein" Diplomand Dominik) im Moment aus den Kapseln einige Gene für die wir sehr Nematoden-spezifische Primer haben.



[1] Sobald "mein" Transkriptom online ist lass ich die Anführungszeichen weg ;-)

[2] Ich wurde gerade dafür trotzdem von den Gutachtern meiner Arbeit gelobt. Das Hauptproblem an diesem Datensatz ist auch wirklich die pseudo-Replikation, darum die vielen Mittelwerte.

Mittwoch, 29. Oktober 2008

VW symposium: Abstract

My abstract for the VW Symposium:

Anguillicola crassus is an eel-specific swimbladder nematode, which parasitizes the Japanese eel Anguilla japonica, found throughout East Asia. This species has also colonized a number of novel hosts: since the early 1980s it has spread throughout almost all populations of the European eel Anguilla anguilla, and also the American eel A. rostrata, since the 1990s. Morphological divergence of the European vs. Asian populations of A. crassus has been documented in field studies. Cross infection experiments, comparing the degree of divergence between the two nematode populations harbored in the same host species, suggest a generally decreased virulence of the European population in comparison to the Asian population, as well as differentiation of live history traits. We are currently employing new high throughput sequencing technology and analysis of gene expression data to identify the potential underlying genes for these differences, with the aim to elucidate whether divergence is driven by evolution of gene expression or coding sequence. We are also testing the "adaptationist" hypothesis that the identified genes may be involved in host-parasite interaction. Finally we will test whether these candidate genes also play a role in divergence in introduced populations of A. crassus in American eels.

Promoting Science-Blogging!

Ich werde Ende Februar am "VW Foundation Evolutionary Biology Status Symposium" in Muenster teilnehmen.

Es gibt die Moeglichkeit Diskussionsgruppen (auch ausserhalb streng wissenschaftlicher Themenbereiche) vorzuschlagen, als habe ich eben an die Organisatoren geschrieben:

I have registered for the symposium a few days ago. I just had an idea for a discussion group.

"Science 2.0: Blogging as a new way of science communication"
  • A blog as a medium to publish your thoughts and for scientific discussion
  • Examples of the English speaking science-blogging community
  • Future directions, interaction with classical ways of science communication and publishing
All the best,
Emanuel

Mal gespannt wie der Vorschlag ankommt. Das ganze boete natuerlich die Moeglichkeit zu schamloser Eigenwerbung...

Samstag, 27. September 2008

The Tuesday Nematode

Mit Gnathostoma spinigerum präsentiere ich heute zum ersten Mal in der "weekly Nematode"-Serie (ich sollte die Serie vielleicht mit etwas understatement in "The annual Nematode" umbenennen) einen spirurinen Nematoden. Spiruina bildet eine Schwestergruppe der Tylenchina (die beiden letzen Nematoden der Woche) und Rhabditina (meist freilebend; z.B. C. elegans). Diese Klade (Spirurina wird häufig auch einfach "Clade 3" genannt) wude erstmals 1998 entdeckt und umfasst die beiden früher auf Ordnungs-Ebene geführten Kladen Spirurida in Ascaridida.

Besonders interessant ist die Gattung Gnathostoma tatsächlich durch ihre phylogenetische Position. Da ich zurzeizeit Hilfe von einem Diplomanden habe, der sich um die Phylogeny der Gattung Anguillicola und um eine bessere Auflösung des Baums für die basalen Spirurina kümmern soll, gibt es hier eine Neuheit- einen Gastpost "meines" Diplomanden Dominik Laetsch:

Grund für unser Interesse an der Gattung Gnathostoma ist also -wie gesagt- zum einen die geringe phylogenetische Distanz der SSU-rDNA-Sequenz dieses Nematoden zu jener unseres "Lieblings-Wurms" Anguillicola crassus und die Tatsache, dass die Familien Gnathostomatidae und Aguillicolidae aufgrund jener Daten den basalen Zweig der Spirurina darzustellen scheinen [1], [2]. Bestimmte Vertreter der Gattung Gnathostoma werden uns daher auch als "Out-group" in der phylogenetischen Analyse des Genus Anguillicola dienen (was das Thema meiner Diplomarbeit darstellt).
Der Genus Gnathostoma gliedert sich in ca. 9 mehr oder weniger gut von einander abgegrenzten Arten, welche wie alle Spirurina parasitisch leben. Davon sind mindestens drei als humanpathogene Arten beschrieben: G. turgidum, G. doloresi und G. spinigerum. Der Lebenszyklus von G. spinigerum ist bekannt und umfasst die Entwicklung der L1-Larve zum, für den Endwirt infektiösen, dritten Larvenstadium in zwei aquatischen Zwischenwirten (Copepoden des Genus Cyclops bzw. Fische/ Amphibia/ Mollusca) und die anschliessende Entwicklung zum Adultus im Endwirt (Mammalia; oft Feliden, Caniden und Suiden). Paratenische Wirte stellen vor allem Fische und Vögel dar. Im Endwirt durchbohrt G. spinigerum nach der oralen Aufnahme infizierten Gewebes die Magenwand und bereist als Larva migrans für die nächsten 3 Monate dessen Gewebe und innere Organ bis er zurückkehrt und sich an die mucosale Magenwand heftet. Dort entwickelt er sich für weitere 6 Monate bis er beginnt unembryonierter Eier zu produzieren, welche durch mit dem Kot ausgeschieden werden. Im Wasser embryonieren diese Eier, und mit der Azfnahme durch den ersten Zwischenwirt ist der Kreislauf geschlossen.
Das klinische Bild wird unter dem Begriff Gnathostomiasis [3] zusammengefasst und kann sowohl bei Feliden, Caniden als auch Hominiden letal verlaufen. Erstmals beschrieben wurde dieses Krankheitsbild 1835 anhand eines Kadavers eines jungen Tigers des Londoner Zoos. In Menschen entwickelt sich G. spinigerum nicht zum Adultus sondern migriert durch das Körpergewebe für bis zu 10- 12 Jahre, wobei zwischen kutaner und viszeraler Larva migrans unterschieden wird. Ersteres beschreibt nur Hautexzesse, bedingt durch mechanische Zerstörung des Gewebes und Produktion von Proteasen, Hyaluronidasen und Hemolysin durch den Parasiten, sowie durch die Immunreaktion des Wirtes. Letzteres umfasst die selben Faktoren jedoch in Organen wie der Leber und dem ZNS. Diese Scäden führen zu einer Mortalität von 8-25 % der betrofenen Patienten. Desweiteren gibt es drei dokumentierte Fälle von intrauteriner Transmission.
Bis auf Thailand, wo sie die häufigste parasitäre Erkrankung des ZNS darstellt, ist sie jedoch selbst in ihren endemischen Gebieten (Japan, Korea, Laos, Malaysia, Taiwan, Thailand, Mexico, Ecuador) relativ selten.

FAZIT: ein gewiefter Parasit der nur mittels serologischem Test und Biopsien nachgewiesen werden kann. Vorsicht ist geboten bei "zu frischem" Fisch, dreckigem Wasser (Copepoden) und nicht garem Geflügel.

References:
[1] S. A. NADLER, R. A. CARRENO, H. MEJÍA-MADRID, J. ULLBERG, C. PAGAN, R. HOUSTON and J.-P. HUGOT (2007). Molecular phylogeny of clade III nematodes reveals multiple origins of tissue parasitism. Parasitology, 134 , pp 1421-1442
doi:10.1017/S0031182007002880

[2] Martina Wijova, Frantisek Moravec, Ales Horak, Julius Lukes, Evolutionary relationships of Spirurina (Nematoda: Chromadorea: Rhabditida) with special emphasis on dracunculoid nematodes inferred from SSU rRNA gene sequences, International Journal for Parasitology Volume 36, Issue 9, , August 2006, Pages 1067-1075.
doi:10.1017/S0031182007002880

[3] Moore DAJ, McCrodden J, DeKumyoy P, Chiodini PL. Gnathostomiasis: an emerging imported disease. Emerg Infect Dis [serial online] 2003 Jun

Montag, 25. August 2008

Show-off (international version) Update

Hier ist die endgültige Version meines Vortrags. Um 4 heute Nachmittag werd ich präsentieren!


Montag, 11. August 2008

Show-off (international version)

Für den wöchentlichen Nematoden wirds diese Woche wieder eng... Aus Zeitmangel nur ein kleine persönliche Mitteilung: Ich werde in Paris das zehnte Europäische Mulikolloquium der Parasitologie (EMOPX) besuchen und dort auch vortragen. Hier also mein abstract:

Divergence between East Asian and European populations of the swimbladder-nematode Anguillicola crassus

Heitlinger, E. 1, Weclawski, U.1, Taraschewski H.1, Münderle, M.1, Klar, B. 2, Han, Y., S.3,, Blaxter, M.4

1University of Karlsruhe, Zooligical Instiute I, Department of Ecology and Parasitology, Kornblumenstr. 13, 76131 Karlsruhe, Germany

2University of Karlsruhe, Institut für Mathematische Stochastik, 76128 Karlsruhe, Germany

3Institute of Fisheries Science, National Taiwan University, Taipei, Taiwan 106

4Institute of Evolutionary Biology, University of Edinburgh, Edinburgh, United Kingdom


Anguillicola crassus is an eel-specific swimbladder nematode naturally parasitizing Anguilla japonica in East Asia. From the early 1980s it has colonized not only almost all populations of the European eel Anguilla anguilla throughout the range of this novel host, but also the American eel A. rostrata in the 1990s. Since invasions coincided with a host switch it was interesting to determine how individuals from colonized areas and hosts differed in their morphology and virulence from those belonging to the East Asian source. We compared worms from several locations in Europe to conspecifics from Taiwan. Worms deriving from European eels were significantly larger and had a higher body mass than those from Japanese eels. The dimensions of the oesophagus and the buccal capsule were significantly different, suggesting divergence of these features between European and Asian population. Further we carried out cross infection experiments to elucidate the degree of divergence in the two nematode populations when harboured in the same host. These experiments suggest a generally decreased virulence of the European population compared to the Asian population as well as differentiation of live history traits. Further studies using new high throughput sequencing technology and multiple cycles of cross infection should reveal whether the these differences are due to modifications or whether they reflect the rapid evolution of A. crassus in its European range.


Ich bin der einzige aus den beiden Gruppen in Edinburgh und Karlsruhe, der die Tagung besucht. Als ich das Abstract geschrieben hab, hatte ich eigentlich das Ziel einen Vortrag zu halten (Vortrag oder Poster wurde von einem Kommittee entschieden), deshalb habe ich den Text sehr in Richtung Ergebnisse ausgelegt, nicht zu sehr auf mein frisch begonnenes Project, von dem ich leider noch keine Ergebnisse zeigen kann...
Nun habe ich einige Problemchen: (a)Die Ergebnisse im "Morphological divergence" Teil wurden in Karlsruhe erzielt bevor ich dort mitgearbeitet habe. Ich bin zwar mit den Daten vertraut, kann das ganze aber unmöglich als meine Arbeit verkaufen. (b)An den Kreuzinfektionen für den Virulenz-Teil arbeite ich mit, sie sind aber Hauptbestandteil einer anderen Dissertation. (c) Mein gerade begonnenes Projekt ist viel spannender! (d) Der Vortrag darf nur zehn Minuten dauern.

Mir muss also irgendwie innerhalb dieser Zeit der Spagat gelingen die im Abstract versprochenen Ergebnisse zu präsentieren, aber auch viel Gewicht auf die Vorstellung meines Dissertations-Projekts zu legen.

Hier ist meine Präsentation:



Problem: Zu viele Folien, da müssen noch 2 Folien raus um in der Zeit bleiben zu können...
Für Vorschläge bin ich dankbar!



Freitag, 4. Juli 2008

I created a monster

Eigentlich wollte ich ja den Vortrag, den ich gestern in unserem Doktorandenseminar über mein Projekt gehalten hab filmen und das Video auf den Blog stellen. Leider hab ich mich dann nicht getraut vor den etwa 40 Zuhörern mein Handy zum Filmen in Position zu bringen...

Deshalb versuche ich die Präsentation einzubinden, ich hoffe das klappt...




Die Folie, die die Interpretation der Ergebnisse der SAGE erklärt enthält ne Animation, die Schrift liegt jetzt leider einfach übereinander.
Quiz: Wie sind die unterschiedlichen (idealisierten) Expressionsmuster interpretierbar?

Ich bereite gerade einen längeren Grundlagen-Post über (ultra-)Darwinismus/ Adaptionismus vor. Bislang existiert dieser Post zwar nur meinem Kopf, ich hoffe aber in diesem anhand meines Projekts die Grundzüge der Diskussion darstellen zu können. Dadurch sollte dann auch mein Projekt klarer werden...