Анализ такскономии

Бактерии из предыдущего практикума подверглись анализу таксономии по NCBI Taxonomy.

Название	Мнемоника	Таксономия
Bifidobacterium longum	BIFLO	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Bifidobacteriales; Bifidobacteriaceae; Bifidobacterium
Clavibacter michiganensis	CLAMS	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Micrococcales; Microbacteriaceae; Clavibacter
Corynebacterium diphtheriae	CORDI	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Corynebacteriales; Corynebacteriaceae; Corynebacterium
Leifsonia xyli	LEIXX	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Micrococcales; Microbacteriaceae; Leifsonia
Nocardioides sp.	NOCSJ	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Propionibacteriales; Nocardioidaceae; Nocardioides
Rhodococcus jostii	RHOJR	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Corynebacteriales; Nocardiaceae; Rhodococcus
Streptomyces avermitilis	STRAW	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Streptomycetales; Streptomycetaceae; Streptomyces
Thermobifida fusca	THEFY	Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Streptosporangiales; Nocardiopsaceae; Thermobifida

Для построения дерева нужна скобочная модель в формате newick, а для этого нужно посмотреть какая бактерия кому родственник по данным NCBI. Для решения этой задачи был написан мини-скрипт, по результатам работы скрипта достаточно удобно писать скобочную модель. Чем меньше чиселка внутри листа, тем ближе бактерии друг к другу. Собственно, само число описывает количество отличающихся таксонов для двух бактерий.

import itertools as it

bac = \
{
'BIFLO':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Bifidobacteriales; Bifidobacteriaceae; Bifidobacterium'.split('; '),
'CLAMS':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Micrococcales; Microbacteriaceae; Clavibacter'.split('; '),
'CORDI':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Corynebacteriales; Corynebacteriaceae; Corynebacterium'.split('; '),
'LEIXX':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Micrococcales; Microbacteriaceae; Leifsonia'.split('; '),
'NOCSJ':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Propionibacteriales; Nocardioidaceae; Nocardioides'.split('; '),
'RHOJR':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Corynebacteriales; Nocardiaceae; Rhodococcus'.split('; '),
'STRAW':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Streptomycetales; Streptomycetaceae; Streptomyces'.split('; '),
'THEFY':'Bacteria; Terrabacteria group; Actinobacteria; Actinomycetia; Streptosporangiales; Nocardiopsaceae; Thermobifida'.split('; ')
}


comb = list(map(list, it.combinations(bac.keys(), 2)))
num = [len(set(bac[x[0]] + bac[x[1]])) for x in comb]
st = [i - min(num) + 1 for i in num]
list(zip(comb, st))

[(['BIFLO', 'CLAMS'], 3),
 (['BIFLO', 'CORDI'], 3),
 (['BIFLO', 'LEIXX'], 3),
 (['BIFLO', 'NOCSJ'], 3),
 (['BIFLO', 'RHOJR'], 3),
 (['BIFLO', 'STRAW'], 3),
 (['BIFLO', 'THEFY'], 3),
 (['CLAMS', 'CORDI'], 3),
 (['CLAMS', 'LEIXX'], 1),
 (['CLAMS', 'NOCSJ'], 3),
 (['CLAMS', 'RHOJR'], 3),
 (['CLAMS', 'STRAW'], 3),
 (['CLAMS', 'THEFY'], 3),
 (['CORDI', 'LEIXX'], 3),
 (['CORDI', 'NOCSJ'], 3),
 (['CORDI', 'RHOJR'], 2),
 (['CORDI', 'STRAW'], 3),
 (['CORDI', 'THEFY'], 3),
 (['LEIXX', 'NOCSJ'], 3),
 (['LEIXX', 'RHOJR'], 3),
 (['LEIXX', 'STRAW'], 3),
 (['LEIXX', 'THEFY'], 3),
 (['NOCSJ', 'RHOJR'], 3),
 (['NOCSJ', 'STRAW'], 3),
 (['NOCSJ', 'THEFY'], 3),
 (['RHOJR', 'STRAW'], 3),
 (['RHOJR', 'THEFY'], 3),
 (['STRAW', 'THEFY'], 3)]

Скобочная модель имеет вид: ((CLAMS, LEIXX), (CORDI, RHOJR), BIFLO, NOCSJ, STRAW, THEFY);

from Bio import Phylo
from io import StringIO

tree = Phylo.read(StringIO('((CLAMS, LEIXX), (CORDI, RHOJR), BIFLO, NOCSJ, STRAW, THEFY);'), 'newick')
Phylo.draw_ascii(tree)

                                     ___________________________________ CLAMS
  __________________________________|
 |                                  |___________________________________ LEIXX
 |
 |                                   ___________________________________ CORDI
 |__________________________________|
 |                                  |___________________________________ RHOJR
_|
 |__________________________________ BIFLO
 |
 |__________________________________ NOCSJ
 |
 |__________________________________ STRAW
 |
 |__________________________________ THEFY

Результат построения дерева в Python выдал неукорененное дерево, поэтому скобочная модель была загружена в MEGA, которая, в свою очередь, выдала укорененное дерево:

Нетривиальные ветви, которые выделяют некоторые таксоны

{CLAMS, LEIXX} vs {CORDI, RHOJR, BIFLO, NOCSJ, STRAW, THEFY} - Microbacteriaceae

Судя по картинке из MEGA, такая нетривиальная ветвь только одна. Однако картинка из питона и NCBI Taxonomy говорят, что есть еще одна нетривиальная ветвь:
{CORDI, RHOJR} vs {CLAMS, LEIXX, BIFLO, NOCSJ, STRAW, THEFY} - Corynebacteriales

Малое количество нетривиальных ветвей, которые выделяют таксоны свидетельствуют о том, что некоторые бактерии достаточно далеки друг от друга по таксономии.