• Страница семестра

Что такое филогенетическое дерево

Список выбранных бактерий:

Название	Мнемоника
Bacillus subtilis	BACSU
Clostridium tetan	CLOTE
Enterococcus faecalis	ENTFA
Geobacillus kaustophilus	GEOKA
Lactobacillus acidophilus	LACAC
Lactobacillus delbrueckii	LACDA
Listeria monocytogenes	LISMO
Staphylococcus epidermidis	STAES

1. Cкобочная формула
   (((((BACSU, GEOKA), LISMO), STAES), ((LACDA, LACAC), ENTFA)), CLOTE);
2. Изображение:
   
3. Cписок нетривиальных ветвей как разбиений множества листьев
   1.{BACSU, GEOKA} vs {LISMO, STAES, LACDA, LACAC, ENTFA, CLOTE};
   2.{BACSU, GEOKA, LISMO} vs { STAES, LACDA, LACAC, ENTFA, CLOTE};
   3.{BACSU, GEOKA, LISMO, STAES} vs { LACDA, LACAC, ENTFA, CLOTE};
   4.{LACDA, LACAC} vs {BACSU, GEOKA, LISMO, STAES, ENTFA, CLOTE};
   5.{LACDA, LACAC, ENTFA} vs {BACSU, GEOKA, LISMO, STAES, CLOTE};

Реконструкция филогенетических деревьев

1. Таксономия выбранных мной бактерий, найденная с помощью таксономического сервиса NCBI http://www.ncbi.nlm.nih.gov/taxonomy/:
   
   Bacillus subtilis :
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Bacillus;
   Clostridium tetan :
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Clostridia; Clostridiales; Clostridiaceae; Clostridium
   Enterococcus faecalis:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Enterococcaceae; Enterococcus
   Geobacillus kaustophilus:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Bacillaceae; Geobacillus
   Lactobacillus acidophilus:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus
   Lactobacillus delbrueckii:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Lactobacillales; Lactobacillaceae; Lactobacillus
   Listeria monocytogenes:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Listeriaceae; Listeria
   Staphylococcus epidermidis:
   cellular organisms; Bacteria; Firmicutes; Bacilli; Bacillales; Staphylococcaceae; Staphylococcus
   
   Первая ветка соответствует таксону Bacillaceae, третья – Bacillales, четвертая- Lactobacillus а пятая - Lactobacillales. Втора ветвь ничего существенного не отделяет.

   Я выбрала семейство белков LEPA (Фактор элонгации трансляции 4) и создавала выравнивание с помощью программы muscle

2. Скобочная формула дерева, созданного программой fprotpars(программа выдала только одно дерево):
   (((((((LISMO,ENTFA),STAES),BACSU),GEOKA),CLOTE),LACDA),LACAC);
3. Изображение :
   
   Замечание: У этого дерева с "правильным" совпадает только одна ветвь -
   {LACDA, LACAC} vs {BACSU, GEOKA, LISMO, STAES, ENTFA, CLOTE};
4. Матрица расстояний, полученная программой fprotdist:
   

   -----------	---LACAC---	---LACDA---	---CLOTE---	---STAES---	---ENTFA---	---LISMO---	---BACSU---	---GEOKA---
   LACAC	0.000000	0.120965	0.591230	0.529388	0.408304	0.472016	0.470013	0.437770
   LACDA	0.120965	0.000000	0.607378	0.544579	0.459744	0.480280	0.475593	0.488149
   CLOTE	0.591230	0.607378	0.000000	0.574039	0.477361	0.448340	0.427136	0.391489
   STAES	0.529388	0.544579	0.574039	0.000000	0.293306	0.283476	0.281272	0.291492
   ENTFA	0.408304	0.459744	0.477361	0.293306	0.000000	0.188812	0.250032	0.246539
   LISMO	0.472016	0.480280	0.448340	0.283476	0.188812	0.000000	0.174179	0.224005
   BACSU	0.470013	0.475593	0.427136	0.281272	0.250032	0.174179	0.000000	0.169548
   GEOKA	0.437770	0.488149	0.391489	0.291492	0.246539	0.224005	0.169548	0.000000

   
   Оценка ультрамеричности:
   • LACAC=A, LISMO=B, BACSU=C
     d(A,C)=0.470013; d(A,B)=0.472016; d(B,C)=0.174179;
     в(A,C) практически равно d(A,B) (отклонение на 0.002003) и эти расстояния больше третьего
   • ENTFA=A, LACAC=B, LACDA=C
     d(A,C)=0.459744; d(A,B)=0.408304; d(B,C)=0.120965;
     В этом случае отклонение от ультрамеричности больше (d(A,C) отличается от d(A,B) больше, чем на 0.05)
   
   Оценка аддитивности:
   • GEOKA=A, LACAC=B, LACDA=C, CLOTE=В
     d(A,B)+d(C,D)=1.045148;
     d(A,C)+d(B,D)=1.079379;
     d(A,D)+d(C,B)=0.512454;
     Две суммы из трех почти равны и больше третьей
5. Деревья, построенные программой fneighbor
   Алгоритм Neighbor-Joining
   
   Алгоритм UPGMA
   
6. Сравнение деревьев
   Деревья, полученные с помощью алгоритмов Neighbor-Joining и UPGMA совпадают тремя ветвями:
   {LACAC, LACDA} vs {CLOTE, STAES, ENTFA, LISMO, BACSU, GEOKA};
   {LACAC, LACDA, CLOTE} vs {STAES, ENTFA, LISMO, BACSU, GEOKA};
   {ENTFA, LISMO} vs {CLOTE, STAES, LACAC, LACDA, BACSU, GEOKA};
   При этом неукорененное дерево ( алгоритм Neighbor-Joining) совпадает с "правильным" только одной ветвью
   {LACAC, LACDA} vs {CLOTE, STAES, ENTFA, LISMO, BACSU, GEOKA};
   А укорененное - двумя
   {LACAC, LACDA} vs {CLOTE, STAES, ENTFA, LISMO, BACSU, GEOKA};
   {BACSU, GEOKA} vs {CLOTE, STAES, ENTFA, LISMO, LACAC, LACDA};
   Получилось, что программа fneighbor в данном случае не намного точнее, чем fprotpars.