Практикум 3.

Реконструкция дерева по нуклеотидным последовательностям малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA)

Для выбранных в Практикуме 1 животных были получены последовательности 12S rRNA, проведено выравнивание и затем программой FastME ((алгоритм которой основан на принципе минимальной эволюции (Minimum evolution))) с помощью модели p-distance ((оценивает: число отличий/длину = доля несовпадающих позиций)) проведена реконструкция филогенетического дерева

Код для выполнения задания:

seqret embl:AJ428946[70:1031] elema.fasta # пример, аналогично были получены последовательности для 15 животных
                  
cat *.fasta > all_sequences.fasta # затем я объединила все последовательности в один файл
                  
grep "^>" all_sequences.fasta | wc -l # проверка, что файл содержит 15 последовательностей
                  
muscle -align all_sequences.fasta -output alignment.fasta # выравнивание
                  
fastme -i rna.phy -o first_tre.tre -pp -d # запуск fastme

Файл rna.phy получен с помощью скрипта

Полученное дерево отличается от того, что построенно по таксономии. Произошла перестановка клад: сестринская группа (PUSCA, ZALCA) и сестринская группа (VIVIN, PANTI) поменялись местами, также произошел взаимообмен организмов DRONO и CORCX. Дерево на рисунке 1 также отличается от того, что было построено по последовательностям цитохрома B программой FastME с использованием модели p-distance. Произошел взаимообмен клады (PUSCA, ZALCA) и (CANAU, CANLU).

модель p-distance
Рисунок 1. Филогенетическое дерево, реконструированное программой FastME с использованием модели p-distance по нуклеотидным последовательностям малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA). Дерево укоренено вручную, основываясь на дереве видов.

Укоренение во внешнюю группу

В рамках этого задания нужно подобрать животное, которое не относится к Amniota (так как все животные относятся к этому таксону) для того, чтобы построить дерево вместе с его последовательностью 12S rRNA. Поскольку мы точно знаем, что это животное отсоединилось от общего предка раньше всех, на филогенетическом дереве этот организм должен быть сестринской группой для остальных 15 животных.

Я выбрала Danio rerio:

    Мнемоника: DANRE
    Таксономия: Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Actinopterygii; Actinopteri; Neopterygii; Teleostei; Osteoglossocephalai; Clupeocephala; Otomorpha; Ostariophysi; Otophysi; Cypriniphysae; Cypriniformes; Cyprinoidei; Danionidae; Danioninae; Danio

Построенное в рамках задания дерево похоже на дерево на рисунке 1, за исключением организма DANRE. Дерево было укоренено вручную на основе того, что этот организм является сестринской группой к кладе, объединяющей остальных животных.

модель p-distance
Рисунок 2. Филогенетическое дерево, реконструированное программой FastME с использованием модели p-distance по нуклеотидным последовательностям малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA) с участием внешней группы (DANRE)

Бутстреп

В данном задании я повторила филогенетическую реконструкцию с укоренением во внешнюю группу, использовав 100 реплик бутстрепа

Код для выполнения реконструкции с помощью FastME с указанием бутстреп 100

fastme -i rna.phy  -o bootstrap.tre -pp -d -b 100

модель p-distance
Рисунок 3. Филогенетическое дерево, реконструированное программой FastME с использованием модели p-distance по нуклеотидным последовательностям малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA), Bootstrap = 100

На рисунке 3 видно, что те ветви, которые не совпали с таксономией и деревом по последовательностям цитохрома B, имеют низкий бутстреп, то есть на них опираться может быть не совсем надежно. Пример: ветвь, которая ведет к кладе (DRONO, CHICK) имеет бутстреп 11.