Реконструкция филогенетического дерева с помощью 4-х разных методов.

Задача настоящей работы - получить 4 реконструкции филогенетического дерева (рисунок и скобочную формулу) и сравнить результат с "истинным" деревом эволюционной модели.

Была использована полученная в одной из прошлых работ эволюционная модель, представленная ниже в виде дерева: 
где 

(1) - CLCA_TIPA1
(2) - CLCA_SLON2
(3) - CLCA_ESLI3
(4) - CLCA_KOBR4                        
 A  - CLAA_ABLOM   мутантные 
 B  - CLBB_MOLBA   последовательности.
 C  - CLCC_FORS4
 D  - CLDD_HHOKK
 E  - CLEE_VAX57
 F  - CLFF_KONEC

 R  - CLCA_ECOLI   исходная последовательность.

C помощью программы ednadist были определены эволюционные расстояния по Джуксу - Кантору между данными мутантными последовательностями эволюционной модели. Эволюционные расстояния представлены в виде таблицы:

CLAA_ABLOM CLBB_MOLBA CLCC_FORS4 CLDD_HHOKK CLEE_VAX57 CLFF_KONEC
CLAA_ABLOM 0,00 0,70 0,74 1,31 1,40 1,40
CLBB_MOLBA 0,70 0,00 0,53 1,48 1,48 1,45
CLCC_FORS4 0,74 0,53 0,00 1,46 1,35 1,29
CLDD_HHOKK 1,31 1,48 1,46 0,00 0,88 0,84
CLEE_VAX57 1,40 1,48 1,35 0,88 0,00 0,39
CLFF_KONEC 1,40 1,45 1,29 0,84 0,39 0,00

Далее, четыремя разными методами, были построены филогенетические деревья:

  1. По методу UGPMA с помощью программы eneighbor 
    
                      +---------------------CLAA_ABLOM
  +-------------------3  
  !                   !     +---------------CLBB_MOLBA
  !                   +-----2  
--5                         +---------------CLCC_FORS4
  !  
  !               +-------------------------CLDD_HHOKK
  +---------------4  
                  !             +-----------CLEE_VAX57
                  +-------------1  
                                +-----------CLFF_KONEC
    Скобочная формула:
    ((CLAA_ABLOM:0.36138,(CLBB_MOLBA:0.26330, CLCC_FORS4:0.26330):0.09808):0.34045, (CLDD_HHOKK:0.43045,(CLEE_VAX57:0.19650, CLFF_KONEC:0.19650):0.23395):0.27137);
  2. По методу ближайших соседей (Neighbor-Joining) с помощью той же программы eneighbor 

          +--------CLBB_MOLBA
  +---3  
  !   +-------CLCC_FORS4
  !  
  !                 +-------------CLDD_HHOKK
--4-----------------2  
  !                 !      +------CLEE_VAX57
  !                 +------1  
  !                        +-----CLFF_KONEC
  !  
  +---------CLAA_ABLOM
    Скобочная формула:
    ((CLBB_MOLBA:0.27464,CLCC_FORS4:0.25196): 0.13787,(CLDD_HHOKK:0.44252, (CLEE_VAX57:0.21285,CLFF_KONEC:0.18015): 0.22188):0.60257,CLAA_ABLOM:0.32158);

  3. По методу наибольшего правдоподобия (Maximum Likelihood) с помощью программы ednaml 

                                        +-----CLFF_KONEC
                            +-------4  
  +-------------------------3       +-------CLEE_VAX57
  !                         !  
  !                         +----------------CLDD_HHOKK
  !  
  !     +--------CLBB_MOLBA
--2-----1  
  !     +---------CLCC_FORS4
  !  
  +----------CLAA_ABLOM
    Скобочная формула:
    (((CLFF_KONEC:0.18023,CLEE_VAX57:0.25375): 0.25094,CLDD_HHOKK:0.57687):0.84677, (CLBB_MOLBA:0.27491,CLCC_FORS4:0.30817): 0.18834,CLAA_ABLOM:0.37323);

  4. По методу максимальной экономии (Parsimony) с помощью программы ednapars 

                  +--CLFF_KONEC
           +--5  
     +-----4  +--CLEE_VAX57
     !     !  
  +--3     +-----CLDD_HHOKK
  !  !  
  !  !        +--CLCC_FORS4
--1  +--------2  
  !           +--CLBB_MOLBA
  !  
  +--------------CLAA_ABLOM
    Скобочная формула:
    ((((CLFF_KONEC,CLEE_VAX57),CLDD_HHOKK), (CLCC_FORS4,CLBB_MOLBA)),CLAA_ABLOM);

    После произведено сравнение полученных деревьев.

    1. В виде сравнения ветвей, представленное следующей таблицей:

      Ветвь
      ABCDEF
      		Исходное дерево модели UPGMA NJ ML Parsimony
      100111 + + + + +
      000111 + + + + +
      000011 + + + + +

      Как бы это ни было удивительно, но все четыре дерева, полученные четыремя разными способами, имеют одинаковое разбиение по ветвям!

    2. В виде следующих замечаний:

      • Укоренённое дерево получено только в случае использования алгоритма UPGMA. Остальные деревья неукоренённые.

      • Дерево, построенное алгоритмом UPGMA, ульраметрическое.

      • Методы UPGMA и Neighbor-Joining для построения дерева используют матицу попарных расстояний, а методы Maximum Likelihood и Parsimony являются символьно-ориентированными.

    На главную...

    © Трушкин Никита,2005