1. Филогенетическое дерево
Отобранные животные, их таксономия и мнемоники
| Вид | Таксономия | Мнемоника |
|---|---|---|
| Vampyressa brocki | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Stenodermatinae; Vampyressa | VAMBR |
| Chiroderma villosum | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Stenodermatinae; Chiroderma | CHIVL |
| Carollia brevicauda | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Carolliinae; Carollia | CARBR |
| Carollia perspicillata | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Carolliinae; Carollia | CARPS |
| Pipistrellus hesperidus | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Vespertilionidae; Pipistrellus | PIPHE |
| Pipistrellus abramus | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Vespertilionidae; Pipistrellus | PIPAB |
| Myotis vivesi (Fish-eating bat) | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Vespertilionidae; Myotis | MYOVI |
| Myotis welwitschii | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Vespertilionidae; Myotis | MYOWE |
| Chiroderma doriae | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Stenodermatinae; Chiroderma | CHIDO |
| Rhinophylla pumilio | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Carolliinae; Rhinophylla | RHIPM |
| Rhinophylla alethina | Eukaryota; Opisthokonta; Metazoa; Eumetazoa; Bilateria; Deuterostomia; Chordata; Craniata; Vertebrata; Gnathostomata; Teleostomi; Euteleostomi; Sarcopterygii; Dipnotetrapodomorpha; Tetrapoda; Amniota; Mammalia; Theria; Eutheria; Boreoeutheria; Laurasiatheria; Chiroptera; Yangochiroptera; Phyllostomidae; Carolliinae; Rhinophylla | RHIAL |
Таблица 1. Отобранные представители Yangochiroptera с указанием таксономического положения и мнемоники.
Скобочна формула дерева: (((VAMBR,(CHIVL,CHIDO)),((CARBR,CARPS),(RHIPM,RHIAL))),((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE)));
Изображение дерева, построенного с помощью iTOL:
Рис. 1 Филогенетическое дерево, построенное на основе данных NCBI Taxonomy.
2. Филогенетическая реконструкция и сравнение деревьев
Для реконструкции филогенетического дерева выбранных видов из Uniprot с помощью программы seqret были получены аминокислотные последовательности цитохрома B данных организмов. Последовательности были выровнены при помощи алгоритма muscle. Основываясь на полученном выравнивании, были построены 3 филогенетических дерева: 2 при помощи программы fastME (с оценкой эволюционного расстояния как p-distance или с помощью модели MtREV), и 1 дерево при помощи программы iqtree.
FastME p-distance
Рис. 2 Филогенетическое дерево по аминокислотным последовательностям CYB, построенное программой fastME с использованием модели оценки расстояний p-distance, по алгоритму минимальной эволюции ME. Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.
Сравнение с филогенетическим деревом выбранных представителей на основе аксономического положения (рис. 1):
Правильно реконструированные клады, совпадающие с таксономией:
(CHIVL, CHIDO)
(VAMBR,(CHIVL, CHIDO))
(CARBR, CARPS)
(RHIPM, RHIAL)
(PIPHE, PIPAB)
(MYOVI, MYOWE)
((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE))
Ошибки реконструкции:
1) Вид VAMBR с CHIVL и CHIDO должны образовывать отдельную кладу - Chiroderma, но в реконструированном дереве они объединяются в кладу с CARBR и CARPS. Таксономическая клада ((CARBR,CARPS),(RHIPM,RHIAL)) отсутствует. Вместо неё появляется структура ((RHIPM,RHIAL),((CARBR,CARPS),(VAMBR,(CHIVL,CHIDO))))
FastME MtREV
Рис. 3 Филогенетическое дерево по аминокислотным последовательностям CYB, построенное с помощью программы fastme c примененной моделью оценки расстояния MtREV, по алгоритму минимальной эволюции ME. Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.
Сравнение с филогенетическим деревом выбранных представителей на основе аксономического положения (рис. 1):
Правильно реконструированные клады, совпадающие с таксономией:
(CHIVL, CHIDO)
(VAMBR,(CHIVL, CHIDO))
(CARBR, CARPS)
(PIPHE, PIPAB)
(MYOVI, MYOWE)
((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE))
Ошибки реконструкции:
1) Снова ошибочное разделение подсемейства Stenodermatinae: образуется неправильная клада (VAMBR,(CHIVL,CHIDO),(CARBR,CARPS))
2) По таксономии ((CARBR,CARPS),(RHIPM,RHIAL)), то есть Carollia + Rhinophylla = Carolliinae, но вместо этого в реконструкции появляется клада (RHIAL,(RHIPM,((VAMBR,(CHIVL, CHIDO)),(CARBR,CARPS))))
IQ-Tree
Рис. 4 Филогенетическое дерево по аминокислотным последовательностям CYB, построенное с помощью программы IQ-Tree со всеми параметрами по умолчанию, по алгоритму максимального правдоподобия ML. Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.
Сравнение с филогенетическим деревом выбранных представителей на основе аксономического положения (рис. 1):
Правильно реконструированные клады, совпадающие с таксономией:
(CARBR, CARPS)
(RHIPM, RHIAL)
(PIPHE, PIPAB)
(MYOVI, MYOWE)
((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE))
Ошибки реконструкции:
1) Вид VAMBR должен образовывать кладу с группой (CHIVL, CHIDO), но в реконструированном дереве вместо вложенной структуры появляется тройная клада, где все три вида объединены на одном уровне.
2) Ошибочное разделение подсемейства Stenodermatinae: образуется неправильная клада (VAMBR,(CHIVL,CHIDO),(CARBR,CARPS))
3. Алгоритмы филогенетической реконструкции. Укоренение. Сравнение деревьев. Бутстрэп
I. Реконструкция дерева по нуклеотидным последовательностям
Для построения филогенетической реконструкции использовались последовательности гена митохондриальной 12S рРНК выбранных ранее организмов (табл. 1). К сожалению, не для всех видов в базе данных ENA нашлись полные геномы митохондрий, поэтому необходимо было заменить их на другие виды:
Vampyressa brocki (VAMBR) был заменен на Artibeus hirsutus (ARTHI)
Оба вида Chiroderma villosum (CHIVL) и Chiroderma doriae (CHIDO) были заменены на Chiroderma salvini (CHISL), так как в ENA есть только 1 запись представителя рода Chiroderma, с полным геномом митохондрий.
Вид Rhinophylla alethina (RHIAL) был заменен на Rhinophylla pumilio (RHIPM), которая и так есть в дереве, так как в ENA есть только 1 запись представителя рода Rhinophylla, с полным геномом митохондрий.
Myotis welwitschii (MYOWE) был заменен на Myotis volans (MYOVO)
Pipistrellus hesperidus (PIPHE) был заменен на Pipistrellus pipistrellus (PIPPI)
Для реконструкции филогенетического дерева данных видов с помощью программы seqret были получены нуклеотидные последовательности РНК митохондриальной рибосомы данных организмов. Последовательности были выровнены при помощи алгоритма muscle. Основываясь на полученном выравнивании, было построено филогенетическое дерево при помощи программы IQ-Tree
Рис. 5 Филогенетическое дерево по нуклеотидной последовательности 12S rRNA, построенное с помощью программы IQ-Tree со всеми параметрами по умолчанию, по алгоритму максимального правдоподобия ML. Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.
Сравнение полученного дерева с таксономией и с деревьями, построенными по последовательностям цитохромов B:
Правильно реконструированные клады:
(PIPHE, PIPAB)
(MYOVI, MYOVO)
((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE))
(CARBR, CARPS)
(ARTHI,CHISL)
Ошибки реконструкции:
Ошибочная клада: (RHIPM, ((ARTHI, CHISL), (CARPS, CARBR))). Эта группировка делает RHIPM сестринским ко всем остальным Phyllostomidae, тогда как на самом деле он должен быть сестринским к Carollia внутри Carolliinae.
2. Укоренение во внешнюю группу
Все ранее выбранные мною животные относятся к подотряду рукокрылых Yangochiroptera, поэтому в качестве внешней группы был выбран Pteropus pumilus (Little golden-mantled flying fox) из отряда Chiroptera (Рукокрылые), подотряда Yinpterochiroptera (PTEPU).
Для реконструкции филогенетического дерева по цитохромам B данных организмов с помощью программы seqret были получены аминокислотные последовательности. Последовательности были выровнены при помощи алгоритма muscle. Основываясь на полученном выравнивании, были построено филогенетическое дерево.
Рис. 6 Филогенетическое дерево по аминокислотным последовательностям CYB, построенное программой fastME с использованием модели оценки расстояний p-distance, по алгоритму минимальной эволюции ME. Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.
При укоренении полученного дерева в ветвь, ведущую к внешней группе PTEPU, образуется ошибочная клада (RHIAL,(RHIPM,((VAMBR,(CHIVL, CHIDO)),(CARBR,CARPS)))).
3. Бутстреп
На основе данных из реконструкции по нуклеотидным последовательностям (рис. 5) было построено дерево с применением bootstrap. Топология дерева изменилась: RHIPM объединяется в кладу с ((PIPHE,PIPAB),(MYOVI,MYOWE)), хотя не должна. Ветви, которые противоречат таксономическому дереву и представляют ошибки реконструкции, как правило имеют более низкую бутстреп-поддержку.
Рис. 7 Филогенетическое дерево по нуклеотидной последовательности 12S rRNA, построенное программой fastME и применением bootstrap (100 реплик). Дерево было укоренено в соответсвии с таксономией.