Филогенетические деревья
Общая информация
Для выполнения задания было выбрано 8 бактерий. Информация о них представлена в Таблице 1.
В дальнейшем для удобства для обозначения бактерий будут использованы только мненомики.
| Таблица 1. Отобранные бактерии | ||
|---|---|---|
| Название | Мнемоника | Немного информации |
| Bacillus anthracis | BACAN | Вид грамположительных спорообразующих бактерий. Возбудитель сибирской язвы. Первый доказанный возбудитель заболеваний человека, выделен в чистую культуру Р. Кохом в 1877 году. |
| Clostridium tetani | CLOTE | Столбнячная палочка — грамположительная спорообразующая облигатно анаэробная бактерия рода клостридий, возбудитель столбняка. Токсин отнесён ко II группе патогенности. |
| Enterococcus faecalis | ENTFA | Вид энтерококков, входящий в состав нормальной микрофлоры пищеварительного тракта человека, а также некоторых млекопитающих, самый часто встречающийся в организме человека (и домашней птицы) из энтероккоков. |
| Finegoldia magna | FINM2 | Является самым распространенным представителем анаэробных Грам-положительных кокков. Она входит в состав нормальной микрофлоры желудочно-кишечного и моче-полового трактов, также может быть обнаружена на коже и в ротовой полости. |
| Geobacillus kaustophilus | GEOKA | Это термофильная аэробная бактерия, которая может существовать при pH от 2 до 12, с содержанием NaCl в воде от 0 до 30% при давлении от 0.1 до 30МРа (давление, соответствующие глубине 3000м). Является объектом исследований. |
| Lactobacillus acidophilus | LACAC | Ферментирует лактозу до молочной кислоты. Используется в промышленности совместно со Streptococcus salivarius и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus для изготовления ацидофилина и других ацидофильных напитков. |
| Staphylococcus aureus | STAAR | Золотистый стафилококк может вызывать широкий диапазон заболеваний, от лёгких кожных инфекций до смертельно опасных заболеваний: пневмония, менингит, остеомиелит и т.д. Около 25-40% населения являются постоянными носителями этой бактерии. |
| Streptococcus pneumoniae serotype 4 | STRPN | Вид грамположительных факультативно анаэробных α-гемолитических бактерий. Пневмококк является наиболее частым возбудителем опасного заболевания — внебольничной пневмонии, чья смертность составляет 5%. |
Рис 1. Изображения выбранных бактерий.
Скобочная формула дерева
Ниже представлена скобочная формула (в Newick-формате) дерева, построенного на основе данного в задании.
((CLOTE, FINM2), ((LACAC, (ENTFA, STRPN)), (STAAR, (BACAN, GEOKA))));
Изображение дерева
Для построения дерева скобочная формула была помещена в отдельный файл в формате *.tre, который был открыт программой MEGA. Результат представлен на Рис. 2.
Рис 2. Изображение дерева, построенное программой MEGA.
Ветви дерева
Дерево содержит нетривиальные ветви:
- {CLOTE, FINM2} vs {LACAC, ENTFA, STRPN, STAAR, BACAN, GEOKA};
- {ENTFA, STRPN} vs {CLOTE, FINM2, LACAC, STAAR, BACAN, GEOKA};
- {BACAN, GEOKA} vs {CLOTE, FINM2, LACAC, ENTFA, STRPN, STAAR};
- {LACAC, ENTFA, STRPN} vs {CLOTE, FINM2, STAAR, BACAN, GEOKA};
- {STAAR, BACAN, GEOKA} vs {CLOTE, FINM2, LACAC, ENTFA, STRPN}.
Таксономия выбранных бактерий (практикум 2)
В данном задании нужно было посмотреть, соответствует ли разбиение дерева на нетривиальные ветви таксономии выбранных бактерий. Для этого были использованы данные с сайта NCBI Taxonomy. Разбиение выбранных бактерий на таксоны представлено в Таблице 2.
| Таблица 2. Распределение выбранных бактерий по таксонам | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Мнемоника | Тип | Класс | Порядок | Семейство | Род | Вид |
| BACAN | Firmicutes | Bacilli | Bacillales | Bacillaceae | Bacillus | Bacillus anthracis |
| CLOTE | Firmicutes | Clostridia | Clostridiales | Clostridiaceae | Clostridium | Clostridium tetani |
| ENTFA | Firmicutes | Bacilli | Lactobacillales | Enterococcaceae | Enterococcus | Enterococcus faecalis |
| FINM2 | Firmicutes | Tissierellia | Tissierellales | Peptoniphilaceae | Finegoldia | Finegoldia magna |
| GEOKA | Firmicutes | Bacilli | Bacillales | Bacillaceae | Geobacillus | Geobacillus kaustophilus |
| LACAC | Firmicutes | Bacilli | Lactobacillales | Lactobacillaceae | Lactobacillus | Lactobacillus acidophilus |
| STAAR | Firmicutes | Bacilli | Bacillales | Staphylococcaceae | Staphylococcus | Staphylococcus aureus |
| STRPN | Firmicutes | Bacilli | Lactobacillales | Streptococcaceae | Streptococcus | Streptococcus pneumoniae |
Из Таблицы 2 видно, что:
- Ветвь {BACAN, GEOKA} отделяет семейство Bacillaceae от остальных;
- Ветвь {STAAR, BACAN, GEOKA} отделяет порядок Bacillales от остальных;
- Ветвь {LACAC, ENTFA, STRPN} отделяет порядок Lactobacillales от остальных;
- Ветвь {CLOTE, FINM2}, содержащая бактерии классов Clostridia и Tissierellia, отделена от класса Bacilli.
Все выбранные бактерии относятся к типу Firmicutes. Данный тип подразделяется на несколько классов, включая Clostridia (к нему относится BACAN), Tissierellia (FINM2) и Bacilli (к этому классу относятся все остальные бактерии из числа выбранных). Как можно заметить, такое деление на классы соответствует расположению ветвей.
Поскольку BACAN и FINM2 - единственные представители своих классов среди выбранных бактерий, то очевидно, что все их таксоны будут сооветствовать положению ветвей на дереве. Рассмотрим более подробно класс Bacilli, к которому принадлежат все остальные выбранные бактерии. Этот класс включает в себя 2 порядка, оба которых представлены на дереве, - Bacillales и Lactobacillales. Порядок Bacillales содержит несколько семейств, в т.ч. и представленные здесь Bacillaceae и Staphylococcaceae. Единственная пара бактерий из выбранных (BACAN и GEOKA), принадлежащая одному семейству, включена именно в этот порядок. Порядок Lactobacillales содержит семейства Lactobacillaceae, Enterococcaceae и Streptococcaceae. Такое деление на семейства отражено на филогенетическом дереве. С чем связано такое деление на классы и деление на семейства внутри порядка Lactobacillales, как представлено на дереве, исходя из имеющихся данных сказать сложно.
Для наглядности все описанное выше деление на таксоны было отображено на филогенетическом дереве, результат приведен на Рис. 3.
