На главную страницу третьего семестра

Реконструкция филогенетического дерева с помощью 4-х разных методов

Модельное филогенетическое дерево:
Было построено выравнивание последовательностей, соответствующих листьям этого дерева.

С помощью программы ednadist была получена матрица эволюционных расстояний между последовательностями по Джуксу_Кантору:

Были построены следующие филогенетические деревья (неукоренённые деревья получены с помощью программы drawtree пакета Phylip):

-по методу UPGMA с помощью программы eneighbor
                                          +------b         
                              +-----------1  
                          +---2           +------c         
                          !   !  
                  +-------3   +------------------a         
                  !       !  
  +---------------4       +----------------------d         
  !               !  
--5               +------------------------------e         
  !  
  +----------------------------------------------f
          
(((((b:0.12115,c:0.12115):0.19543,a:0.31658):0.07027,d:0.38685):0.12924,e:0.51609):0.26691,f:0.78300);

-по методу ближайших соседей (Neighbor-Joining) с помощью программы eneighbor
  +----------d         
  !  
  !  +---------------e         
--4--2  
  !  +-------------------------------f         
  !  
  !         +---b         
  !  +------1  
  +--3      +--c         
     !  
     +---------a        
           
(c:0.11591,((e:0.82864,(f:1.82025,d:0.36711):0.08719):0.08398,a:0.34958):0.22476,b:0.13747);

-по методу наибольшего правдоподобия (Maximum Likelihood) с помощью программы ednaml
                       
  +-c         
  !  
  !      +---------------e         
  !   +--3  
  !   !  !  +-----------------------------------f         
--1---2  +--4  
  !   !     +------d         
  !   !  
  !   +------a         
  !  
  +--b        
          
(c:0.11591,((e:0.82864,(f:1.82025,d:0.36711):0.08719):0.08398,a:0.34958):0.22476,b:0.13747);

по методу максимальной экономии (Parsimony) с помощью программы ednapars
              +--f         
           +--5  
        +--4  +--e         
        !  !  
     +--3  +-----d         
     !  !  
  +--2  +--------a         
  !  !  
--1  +-----------c         
  !  
  +--------------b                      
          
(((((f,e),d),a),c),b);

Таблица, отражающая топологию исходного филогенетического дерева и четырёх вариантов его реконструкции:
Алгоритмы Neighbor-Joining и UPGMA используют при построении матрицы расстояний между последовательностями, Maximum Likelihood и Parsimony являются символьно-ориентированными (используют выравнивания). UPGMA - единственный алгоритм строящий ультраметрические и, следовательно, укоренённые деревья. Это удобно в данном случае, так как модельные данные являются ультраметрическими.

Реконструкция хода эволюции при таких расстояниях может считаться надёжной. Только один метод ошибься - Neighbor-Joining. Ошибка, видимо, вызвана тем, что последовательности d и f ближе, чем e и f (это видно из матрицы эволюционных расстояний).

Программа, которой мы создавали мутантные последовательности, расставляла замены случайно, не задумываясь над их биологическим смыслом. Метод Maximum Likelihood пытается проверить биологический смысл, оценить вероятность такого хода эволюции.


© Фадеев Андрей, 2005