Вернуться на страницу семестров

Алгоритмы реконструкции деревьев. Укоренение и бутстреп.


     Задание 1. Укоренение в среднюю точку дерева, полученного из предыдущего практикума алгоритмом neighbor-joining.

Поскольку MEGA отказывается укоренять в среднюю точку, из директории P была скачана программа RETREE, затем сохранил файл с деревом в Newick-формате в файл с именем intree (именно так, без расширения!), как оказалось этого достаточно, чтоб открыв программу RETREET, сразу увидеть нужное дерево. Вызван help, M - Midpoint root the tree, W - запись в выходной файл outtree, которому необходимо поставить расширение nwk после сохранения. Открыл в MEGA, получил картинку, предоставленную ниже:

C данным укоренением я не согласен, и считаю его неверным. И, хотя дерево топологически правильное и не появились новые ветви, укоренение произошло на уровне порядков, а не классов, видно что порядок Lactobacillales отделился.


     Задание 2. Использование внешней группы.

Деревья, построенные методом максимальной экономии ("Maximum parsimony") невозможно укоренить в среднюю точку. Однако можно воспользоваться укоренением с помощью внешней группы. Реконструировал методом максимальной экономии укоренённое дерево отобранных мной 7 бактерий, используя в качестве внешней группы белок того же семейства из кишечной палочки (Escherichia coli, ECOLI), то есть Шаперонин(HSLO).

Вытащил последовательность нужного белка у ECOLI, добавил в файл, где содержатся все мои последовательности, файл предоставлен ниже. Далее выравнивал 7 моих последовательностей и последовательность из ECOLI c помощью Muscle, файлы с выравниваниями, изображение выравнивания и построенное с помощью внешней группы дерево предоставлены ниже.

Ссылка на полученные последовательности в SwissProt
Ссылка на полученное выравнивание

Как можно заметить, полученное дерево отличается от правильного, все листья одинаково отдалены от корня, посколько метод максимальной экономии не может подсчитать расстояние между листьями и корнем. Однако топологически дерево является правильным, поскольку новых ветвей не появилось. Наблюдения: представители семейства Streptococcaceae отделились от остальных бактерий. С одной стороны дерево неправильное, но с другой, как было замечено еще в 4 задании 2 практикума, данное дерево соответствует дереву, полученному алгоритмом Average distance using % identity. Таким образом можно предположить, что эволюция семейства Streptococcaceae происходит все же быстрее, чем целого класса Clostridia.

Вывод, так сказать обобщающий практикумы 2 и 3: построение филогенетических деревьев по одному белку дает достаточно противоречивые данные. Такие же построения с использованием внешней группы методом максимальной экономии и программой RETRE дают топологически правильные деревья без появления новых, нетривиальных ветвей, однако укоренения в обоих случаях происходит на более низких таксономических рангах, чем хотелось бы.


     Задание 3. Бутстрэп. Формулировка задания:
Проведен бутстрэп-анализ филогении своих белков, используя метод Neighbour Joining, из программы MEGA. Для этого в окошке, которое открывается после вызова программы, в меню "Test of Phylogeny" выбрал "Bootstrap method". Указав число реплик, равное 100.

"Original tree", метод Neighbour Joining

"Bootstrap consensus tree", метод Neighbour Joining

Далее укоренил дерево по классу Clostridia, получилось дерево, полностью совпадающее с правильным, изображено ниже.

   Микровывод: полученные деревья "Original tree" и "Bootstrap consensus tree" не отличаются. Также замечено, что в предыдущем практикуме метод "Neighbour Joining" дал не вовсем верные деревья, а построенные тем же методом, но с бутстрэп-анализом филогении деревья дают правильное построение. Как видно, подтвердился тот факт, что семейство Streptococcaceae эволюционирует быстрее.