Отчет по практикуму 3:
Реконструкция и анализ филогенетических деревьев

Сравнение реконструкции на основе таксономии NCBI и выравнивании нуклеотидных последовательностей

Для реконструкции филогенетического дерева использовались нуклеотидные последовательности гена 12S р-РНК митохондрий. Дерево было построено с использованием программы FastME.

В ходе анализа выяснилось, что у некоторых организмов, представленных в дереве по цитохрому B, отсутствуют полные митохондриальные последовательности 12S р-РНК.

Поэтому пришлось заменить их на близкородственные виды с доступными полными геномами. Внесенные замены:

Latimeria chalumnae (LATCHA) – Внешняя группа

Acipenser sinensis (ACISI) – Без изменений

Polyodon spathula (POLSP) – Без изменений

Amia calva (AMICA) – Без изменений

Lepisosteus platostomus (LEPPL) – Замена Lepisosteus oculatus (LEPOC)

Oncorhynchus mykiss (ONCMY) – Без изменений

Salmo salar (SALSA) – Без изменений

Maculabatis gerrardi (MACGD) – Без изменений

Hemiscyllium dahlia (HIDAL) – Замена Urogymnus polylepis (UROPO)

Isurus paucus (ISUPA) – Без изменений

Isurus oxyrinchus (ISUOX) – Без изменений

Negaprion brevirostris (NEGBR) – Без изменений

Prionace glauca (PRIGL) – Без изменений

Таким образом, в новой реконструкции учитывались доступные полные последовательности 12S рРНК, что позволило получить более точное дерево.

Рис.2. Таксономическое дерево

Реконструкция дерева по нуклеотидным последовательностям гена 12S рРНК (FastME, модель p-distance)

Следующим шагом была проведена реконструкция дерева (рис.3) на основе выравнивания нуклеотидных последовательностей гена 12S рРНК .

Рис.3. Филогенетическое дерево по нуклеотидным последовательностям 12S рРНК.

В таксономическом дереве есть клада состава (((SALSA,ONCMY),(LEPOC,AMICA)),(POLSP,ACISI)); (LEPOC,(AMICA,((POLSP,ACISI),(SALSA,ONCMY))));, которой нет в реконструкции моделью p-distance, вместо неё есть противоречащая ей клада состава ((POLSP,ACISI),(LEPPL(AMICA,(SALSA,ONCMY))));

Укоренение дерева во внешнюю группу (Latimeria chalumnae, LATCHA)

Для дополнительной проверки филогенетических связей было произведено укоренение дерева во внешнюю группу (Latimeria chalumnae, LATCHA) (рис.4). Данное укоренение подтвердило ранее полученные клады и позволило выявить стабильность основных групп. Отмечено четкое разделение рыб хрящевых (например, PRIGL, ISUOX) и костных (например, SALSA, ACISI).

Рис.4. Дерево с укоренением по внешней группе LATCHA.

Бутстреп-анализ и оценка надежности ветвей

В заключительной части был проведен бутстреп-анализ (рис.5), необходимый для оценки статистической поддержки каждой ветви дерева. Большинство группировок показали высокую статистическую поддержку (100%). При этом были обнаружены ветви с умеренной поддержкой (например, кластер AMICA-LEPPL, 54%), что может указывать на меньшую надежность этих группировок и необходимость более глубокого анализа.

Рис.5. Дерево с результатами бутстреп-анализа (значения указаны рядом с ветвями).

Общий вывод по практикуму:

Проведенный комплексный анализ показал, что реконструкция филогенетических деревьев зависит от выбранного гена и метода построения. Дерево по цитохрому B показывает общие тенденции, однако из-за вынужденной замены некоторых видов наблюдаются расхождения с таксономическим деревом. Дерево по 12S рРНК, построенное с помощью FastME (p-distance), демонстрирует высокую степень согласованности с таксономией NCBI и подтверждает важность выбора адекватной внешней группы для корректного укоренения. Бутстреп-анализ подтверждает надежность основных группировок и выявляет менее надежные ветви, которые требуют дополнительных данных или более сложных моделей эволюции для уточнения их положения.