Практикум 2. Филогенетическая реконструкция и сравнение деревьев

В первую очередь было создано выравнивание последовательностей цитохромов B у животных из Практикума 1. Я пользовалось kodomo, поскольку на kodomo к EMBOSS подключён банк Swiss-Prot под именем sw

Код для создания выравнивания:

seqret @cyb.list cyb.fasta  #cyb.list - файл с идентификаторами в Swiss-Prot (sw:cyb_human) 
muscle -align cyb.fasta -output cyb-alignment.fasta  #используем fasta файл и программу muscle для выравнивания

Все деревья были визуализированы с помощью iTOL

FastME

С помощью скрипта выравнивание было переведено в формат "phylip-relaxed", на выходе был получен файл cyb.phy, который использовался далее

Реконструкция дерева на kodomo программой FastME (алгоритм которой основан на принципе минимальной эволюции (Minimum evolution)):

fastme -i cyb.phy -o pd.tre -pp  #модель p-distance (оценивает: число отличий/длину = доля несовпадающих позиций)

fastme -i cyb.phy -o mtrev.tre -pM  #модель MtREV (матрица с относительными скоростями замен аминокислоты одной на другую)

модель p-distance
Рисунок 1. Филогенетическое дерево, реконструированное программой FastME с использованием модели p-distance, построено по аминокислотным последовательностям цитохрома B. Данное дерево было укоренено вручную, основываясь на дереве видов.

На рисунке 1 представлено филогенетическое дерево, которое имеет ряд отличий от исходного, построенного в рамках Практикума 1:

  • В кладе (CORCX, CHICK, DRONO), отмеченной синим, базальной группой является CORCX, в то время как в исходном филогенетическом дереве в данной кладе базальная группа DRONO
  • В исходном дереве от предка для групп A, B и (PUSCA, ZALCA) сначала отходит клада B, а только потом A, объединенная с (PUSCA, ZALCA)
    • MtREV
    Рисунок 2. Филогенетическое дерево, реконструированное программой FastME с использованием модели MtREV, построено по аминокислотным последовательностям цитохрома B. Данное дерево было укоренено вручную, основываясь на дереве видов.

    На рисунке 2 представлено филогенетическое дерево, которое имеет ряд отличий от исходного, построенного в рамках Практикума 1, но очень похоже на рисунок 2:

  • Аналогично в кладе (CORCX, CHICK, DRONO), отмеченной синим, базальной группой является CORCX, в то время как в исходном филогенетическом дереве в данной кладе базальная группа DRONO
  • В исходном дереве от предка для групп A, B и (PUSCA, ZALCA) сначала отходит клада B, а только потом A, объединенная с (PUSCA, ZALCA)

    • IQ-Tree

    Реконструкция дерева на kodomo программой IQ-Tree (алгоритм реконструкции - максимальное правдоподобие (Maximum Likelihood)), которая с помощью ModelFinder автоматически выбирает эволюционную модель (файл cyb.phy.iqtree), в данном случае использовалась mtMAM+G4 (модель, представляющая собой матрицу скоростей замен аминокислот митохондрий позвоночных и модель, учитывающая гетерогенность скоростей мутаций в разных позициях):

    iqtree -s cyb.phy

    IQ-Tree
    Рисунок 3. Филогенетическое дерево, реконструированное программой IQ-Tree, построено по аминокислотным последовательностям цитохрома B. Данное дерево было укоренено вручную, основываясь на дереве видов.

    На рисунке 3 представлено филогенетическое дерево, которое имеет ряд отличий от исходного, построенного в рамках Практикума 1:

  • В кладе (CORCX, CHICK, DRONO), отмеченной синим, базальной группой является CORCX, в то время в исходном филогенетическом дереве в данной кладе базальная группа DRONO
  • В исходном дереве от предка сначала отходит клада D, потом отходит A, затем сестринские B и C