Практикум 3

Укоренение. Сравнение деревьев. Бутстрэп

Реконструкция дерева по нуклеотидным последовательностям

Сначала были найдены AC митохондриальных геномов выбранных животных, а после были вырезанны участки 12S rRNA. В процессе были заменены несколько животных из-за отсуствия полного митохондриального генома или проблем в процессе реконструирования. Точнее - нарвал (MONMO) был заменен на кита сейвала (BALBO, Balaenoptera borealis). Последовательности были выровнены с помощью программы muscle, а дерево построено с помощью команды IQ-Tree

img1
Рисунок 1. Филогенетическое дерево, реконструированное с помощью программы IQ-tree по нуклеотидным последовательностям 12S rRNA выбранных животных. Укоренение во внешнюю группу - мамонт (MAMPR)

Я использовала программу IQ-Tree для реконструкции, так как fastmе не совсем верно определял клады. Укоренение проводилось во внешнюю группу - мамонт (MAMPR).

Исходя из самого первого филогенетического дерева, построенного по систематике, внешней группой считается мамонт (MAMPR), так как относятся к магнотряду Afrotheria, все остальные животные к Boreoeutheria. Далее разделение на два надотярда: Laurasiatheria, к которым относятся парнокопытные (кит (ESCRO), морская свинья (NEOPH), кит (BALBO), козел (CAPNU) и бык (BOSJA)) и хищные (Carnivora, тигр (PANTI), тюлень (PAGGO)) и рукокрылые (Chiroptera, летучая мышь (RHIBL)), и надотряд Euarchontoglires, которому относятся приматы (лемур (LEMCA)) и грызуны (Rodentia, крыса (RAT), суслик (SPEDA)).

Разделение по кладам все равно остается не совсем верным, относительно систематики - почему-то программа отделила кладу NEOPH и RHIBL, хотя морская свинья (NEOPH) должна быть в одной кладе с китами. Программа определелила верно хищных (Carnivora) и парнокопытными (Artiodactyla) - это клады с тигром (PANTI), буйволм (BOSJA) и китами (BALBO и ESCRO). Кроме того, есть общее объединение хищных и парнокопытных с лемуром (LEMCA), крысой (RAT) и сусликом (SPEDA), несмотря на то, что последние три относятся к другому надотряду - Euarchontoglires. И программа не разделяет этих троих, не взирая на то, что лемур относится к отряду приматов (Primates), а крыса и суслик к грызунам (Rodentia).

Кроме того, длины ветвей морской свиньи (NEOPH) и летучей мыши (RHIBL) почти равны нулю, и если посмотреть на выравнивание, их последовательности действительно почти идентичны, за исключением последних четырех символов в конце последовательностей.

Укоренение во внешнюю группу

Для укоренения во внешнюю группу был выбран Thylacinus cynocephalus (THYCY), и укоренение шло на уровне подкласса Theria, включающие в себя два инфракласса - сумчатые (Metatheria) и плацентарные (Eutheria). Как раз выбранный сумчатый волк (вымер менее, чем век назад - в 1936 году), как раз относится к инфраклассу сумчатые, в отличии от всех остальных животных, относящихся к плацентарным. Строилось дерево на основе цитохрома B, выравнивание также с помощью muscle, реконструкцию с помощью fastme и моделью p-distances - в прошлом практикуме на ее основе дерево было наиболее близко к тому, что было построено на основе систематики.

img1
Рисунок 2. Филогенетическое дерево, реконструированное с помощью fastme и модели p-distance по аминокислотным последовательностям цитохрома В выбранных животных. Укоренение во внешнюю группу - сумчатый волк (THYCY).

Дерево реконструировано почти идеально, за исключением того, что суслик (SPEDA) улетел в одну кладу к хищным (Carnivora), хотя его место вместе с крысой, в грызунах (Rodentia). В остальном все совпадет с реконструированием по систематике. Сумчатый волк (THYCY) также находится на нужной позиции, разделяя себя, сумчатых, от плацентарных.

Бутстреп

img1
Рисунок 2. Филогенетическое дерево, реконструированное с помощью программы fastme и модели p-distance, и будстрэп 100, по нуклеотидным последовательностям 12S rRNA выбранных животных. Укоренение во внешнюю группу - мамонт (MAMPR).

Укоренялось дерево так же во внешнюю группу - мамонт (MAMPR). Не смотря на то, что использовалась ровно та же последовательность, что и в первом пункте, но реконструировалась с помощью fastme - дерево слабо совпадает с тем, что было построено на основе систематики. Достаточное количество животных объеденены в неправильные клады. Парнокопытные разделены более-менее верно, но к ним же программа отнесла грызунов и хищника тюленя (PAGGO). При этом ветви китообразных (BALBO и ESCRO) имеют бутстреп 100, так же и ветвь CAPNU и BOSJA, совпадающая с систематикой, тоже имеет бутстреп 100, и соединены они верно. Ветвь же разделяющая суслика от крысы имеет бутстреп всего 27, а ветвь, объединяющая парнокопытных и грызунов, имеет бутстреп всего 15. Можно было бы подтвердить, что неправильно реконструированные ветви имеют более низкую поддержку, но ветвь, объединящая летучую мышь (RHIBL) и морсую свинью (NEOPH), тоже имеют бутстреп 100.