"Реконструкция филогенетических деревьев"

Таксономический сервис

На изображенном дереве можно видеть бактерии, принадлежащие двум принципиально разным таксонам. Причём, если все они принадлежат таксону Firmicutes (и Bacilli), то ветвь под цифрой 1 выделяет таксон Lactobacillales (STRP1, STRPN), а ветвь 2 - таксон Bacillales. Если углубляться дальше, то можно заметить дальнейшее разделение по таксонам. Например, та же ветка 3 выделяет таксон Staphylococcaceae (в таксоне Bacillales). Ветка 4 указывает на Listeriaceae (также в Bacillales). Ветка 5 - на таксон Bacillaceae.

Выравнивание

Я выбрал шаперонин с мнемоникой HSLO, а для получения выравнивания я пользовался программой Jalview.

Полная таксономия выбранных организмов:
Название Мнемоника Тип Класс Отряд Семейство
Bacillus anthracis BACAN Firmicutes Bacilli Bacillales Bacillaceae
Bacillus subtilis BACSU Firmicutes Bacilli Bacillales Bacillaceae
Geobacillus kaustophilus GEOKA Firmicutes Bacilli Bacillales Bacillaceae
Listeria monocytogenes LISMO Firmicutes Bacilli Bacillales Listeriaceae
Staphylococcus aureus STAA1 Firmicutes Bacilli Bacillales Staphylococcaceae
Staphylococcus epidermidis STAES Firmicutes Bacilli Bacillales Staphylococcaceae
Streptococcus pneumoniae STRPN Firmicutes Bacilli Lactobacillales Streptococcaceae
Streptococcus pyogenes STRP1 Firmicutes Bacilli Lactobacillales Streptococcaceae

"Полученное выравнивание"

"Выравнивание в fasta формате"

"Выравнивание в формате jar"

Построение деревьев с помощью Jalview

С помощью программы Jalview я получил 4 разных дерева. Исходное и правильное дерево представлено выше.

Первое дерево, полученное с помощью Calculate => Calculate Tree => Average Distance Using % identity. Видно, что оно очень похоже на правильное дерево, но есть принципиальная разница: организмы с мнемоникой GEOKA и BACSU помещены в один узел. С чем это может быть связано, не очень понятно, так как BACAN и BACSU явно имеют более близкое сродство друг с другом, чем те же GEOKA и BACSU. Таким образом, правильное дерево не содержит ветви {BACSU,GEOKA} против {BACAN, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}.

В свою очередь правильное дерево имеет все остальные ветви, которые имеет это дерево.

Первое дерево, полученное с помощью Calculate => Calculate Tree => Neighbour Joining Using % identity. В этом дереве больше тех ветвей, которые отсутствуют в правильном, причём разница тут сразу бросается в глаза (в отличии от первого). Ветки {BACAN} против {GEOKA ,BACSU, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, {BACAN, GEOKA} против {BACSU, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1} и {BACAN, GEOKA, LISMO} против {BACSU, STAA1, STAES, STRPN, STRP1} отсутствуют в правильном дереве.

Правильное дерево имеет ветви {BACAN, BACSU} против {GEOKA, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, {BACSU, BACAN, GEOKA} против {LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которых нет в этом дереве.

В этом дереве в отличии от правильного присутствуют следующие ветви: {BACAN} против {GEOKA ,BACSU, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, {BACAN, LISMO, BACSU} против {GEOKA, STAA1, STAES, STRPN, STRP1} и {BACAN, LISMO, BACSU} против {STAA1, STAES, STRPN, STRP1}

В правильном дереве присутствуют ветви {BACAN, BACSU} против {GEOKA, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1} и {BACSU, BACAN, GEOKA} против {LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которых нет в этом дереве.

Это дерево получено 4 способом Calculate => Calculate Tree => Neighbour Joining Using BLOSUM62. В нём снова имеется узел с листьями BACSU и GEOKA. И снова бросается в глаза ветвь {BACAN} против {GEOKA ,BACSU, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которая отсутствует у правильного дерева.

И в также, в правильном дереве присутствуют ветви {BACSU, BACAN, GEOKA} против {LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1} и {BACAN, BACSU} против {GEOKA, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которых нет в этом дереве.

Таким образом, можно сделать вывод, что во всех четырёх деревьях и в правильном тоже имеются узлы STRPN, STRP1 и STAA, STAES. Почти у всех из 4 полученных деревьев (кроме 2) имеется узел GEOKA и BACSU. А родство BACAN и BACSU отсутствует у всех.

Дерево MEGA

Здесь представлено дерево, которое построила MEGA. Оно похоже на правильное дерево и на дерево, построенное Jalview первым способом. Только, организм GEOKA опять оказался не на своём таксономическом месте. Он оказался больше сходен с BACAN, чем представитель рода Bacillus BACSU, что несколько странно. Быть может, я выбрал неудачный белок шаперонин-HSLO для бактерии BACSU, что и привело к подобным результатом, но в то же время это не объясняет, почему в одном случае GEOKA был больше схож с BACSU (деревья из Jalview), а в других - с BACAN (MEGA).

В правильном дереве присутствует ветвь {BACAN, BACSU} против {GEOKA, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которой нет в этом дереве, а отсутствует ветвь {BACAN, GEOKA} против {BACSU, LISMO, STAA1, STAES, STRPN, STRP1}, которая присутствует в этом дереве!

TreeTop

Ради интереса воспользовался сервером TreeTop, на мой взгляд, он не очень удобен для пользователя, который не так много имел дела с деревьями (неопытный, иначе говоря). Картинка, которая представлена выше, является результатом анализа выравнивания тех белков, с помощью которого я строил предыдущие деревья.