Реконструкция филогенетических деревьев

При помощи таксономического сервиса NCBI было определено, к каким таксонам относятся отобранные бактерии.

НазваниеМнемоникаТипКлассОтрядСемейство
Bacillus anthracisBACAN Firmicutes Bacilli BacillalesBacillaceae
Clostridium botulinumCLOB1 FirmicutesClostridia Clostridiales Clostridiaceae
Finegoldia magnaFINM2FirmicutesClostridia Clostridiales Clostridiales incertae sedis
Geobacillus kaustophilusGEOKA Firmicutes Bacilli BacillalesBacillaceae
Lactobacillus delbrueckiiLACDA Firmicutes BacilliLactobacillales Lactobacillaceae
Listeria monocytogenesLISMO Firmicutes Bacilli Bacillales Listeriaceae
Streptococcus pneumoniaeSTRPN Firmicutes BacilliLactobacillales Streptococcaceae


Рис.1 Филогенетическое дерево выбранных организмов в прямоугольной форме.



Как видно из таблицы и рисунка 1, все бактерии относятся к типу Firmicutes, далее ветвь делится на два класса: Clostridia и Bacilli. Класс Clostridia содержит один отряд Clostridiales, который в свою очередь делится на два семейства: Clostridiaceae и Clostridiales incertae sedis. Класс Bacilli делится на два отряда: Lactobacillales и Bacillales. Каждый из отрядов тоже делится на два семейства.

Восстановление дерева по последовательностям рибосомного белка S2

С сайта Uniprot были получены последовательности в формате fasta рибосомного белка S2 семи выбранных видов бактерий. Эти последовательности были выровнены программой MUSCLE, выравнивание визуализировано в программе Jalview, раскрашено по проценту identity и переведено в формат блоков.


Рис.2 Выравниваение последовательностей рибосомного белка S2 при помощи JalView.



Программа Jalview позволяет реконструировать филогенетическое дерево по выравниванию четырьмя способами. Далее представлены изображения деревьев, построенных каждым способом, сходства и отличия их от настоящего.

Average Distance Using % Identity


Рис.3 Полученное филогенетическое дерево выбранных организмов путем Average Distance Using % Identity в прямоугольной форме.


Общие ветви:
{LACDA,STRPN} vs {CLOB1,FINM2,BACAN,GEOKA,LISMO}
{BACAN,GEOKA} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN,LISMO}
{BACAN,GEOKA,LISMO} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN}
Отличающаяся ветвь:
{BACAN,GEOKA,LISMO,CLOB1} vs {FNM2,LACDA,STRPN} (в правильном дереве {CLOB1,FINM2} vs {LACDA,STRPN,BACAN,GEOKA,LISMO})

Average Distance Using BLOSUM62


Рис.4 Полученное филогенетическое дерево выбранных организмов путем Average Distance Using BLOSUM62 в прямоугольной форме.


Общие ветви:
{LACDA,STRPN} vs {CLOB1,FINM2,BACAN,GEOKA,LISMO}
{BACAN,GEOKA} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN,LISMO}
{BACAN,GEOKA,LISMO} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN}
Отличающиеся ветви:
{BACAN,GEOKA,LISMO,CLOB1} vs {FNM2,LACDA,STRPN}
{FINM2} VS {LACDA,STRPN,BACAN,GEOKA,LISMO,CLOB1}

Neighbour Joining Using % Identity


Рис.5 Полученное филогенетическое дерево выбранных организмов путем Neighbour Joining Using % Identity в прямоугольной форме.


Общие ветви:
{CLOB1,FINM2} vs {LACDA,STRPN,BACAN,GEOKA,LISMO}
{BACAN,LISMO,GEOKA} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN}
Отличающиеся ветви:
{BACAN,LISMO} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN,GEOKA}
{BACAN,LISMO,GEOKA,STRPN} vs {CLOB1,FINM2,LACDA}
{LACDA} vs {CLOB1,FINM2,STRPN,BACAN,GEOKA,LISMO}


Neighbour Joining Using BLOSUM62


Рис.6 Полученное филогенетическое дерево выбранных организмов путем Neighbour Joining Using BLOSUM62в прямоугольной форме.


Общая ветвь:
{BACAN,GEOKA} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN,LISMO}
Отличающиеся ветви:
{BACAN,LISMO,GEOKA,CLOB1} vs {STRPN,FINM2,LACDA}
{BACAN,LISMO,GEOKA,CLOB1,FINM2} vs {STRPN,LACDA}
{STRPN} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,BACAN,GEOKA,LISMO}

Итак, исходя из этого сравнения, можно сделать вывод, что построение дерева по выравниванию путем Average Distance Using % Identity в моем случае дает самое точное дерево.
Реконструируем дерево еще одним способом. Загрузим выравнивание напрямую в Mega и восстановим дерево по Maximum parsinomy. Mega строит неукоренное дерево. Также можно укоренить дерево.(см.Рис.7)


Рис.7 Полученное укорененное филогенетическое дерево выбранных организмов в прямоугольной форме.


Сравним это дерево с правильным:
Общие ветви:
{CLOB1,FINM2} vs {LACDA,STRPN,BACAN,GEOKA,LISMO}
{LACDA,STRPN} vs {CLOB1,FINM2,BACAN,GEOKA,LISMO}
{BACAN,GEOKA} vs {CLOB1,FINM2,LACDA,STRPN,LISMO}
{LACDA,STRPN,CLOB1,FINM2} vs {BACAN,GEOKA,LISMO}
Полученное этим способом дерево похоже на правильное.

© Андреева Анна, 2012 (Последнее исправление: 15.05.2014)