🌸 Назад

Практикум 3 филогенетический анализ (12S рРНК)

В этом практикуме реконструировано филогенетическое дерево для 12 видов хищных (Carnivora) на основе последовательностей митохондриальной 12S рРНК. Для укоренения добавлена внешняя группа – Manis pentadactyla (китайский панголин, код MANPE), не относящаяся к отряду Carnivora.

1. Реконструкция дерева по 12S рРНК (без внешней группы)

Последовательности 12S рРНК получены из EMBL, выровнены в MUSCLE, конвертированы в формат PHYLIP. Дерево реконструировано методом максимального правдоподобия с автоматическим подбором модели эволюции.

Последовательности: 12S рРНК, 12 видов Carnivora
Алгоритм: Maximum Likelihood (ML)
Модель эволюции: TIM2+F+R2 (выбрана IQ-TREE по критерию BIC)
Программа: IQ-TREE (iqtree -s all_12S.phy -m MFP)

ML-дерево по 12S рРНК без внешней группы — **Рисунок 1.** Филогенетическое дерево хищных по 12S рРНК (ML, IQ-TREE) без внешней группы.

Внутри Caniformia виды одного рода образуют устойчивые пары: медведи (URSAM+URSAR), псовые (CANLU+CANAU, VULLA+VULVU). Внутри Feliformia картина менее чёткая: пары (FELSI+FELCA) и (SURSU+HERJA) выделяются, но лев (PANLE) не группируется с тигром (PANTI), а занимает базальное положение. Это объясняется консервативностью гена 12S рРНК — ему не хватает изменчивости для надёжного разрешения близкородственных связей внутри семейства кошачьих.

2. Укоренение с внешней группой Manis pentadactyla

Последовательности: 12S рРНК, 12 видов Carnivora + Manis pentadactyla
Алгоритм: Maximum Likelihood (ML)
Модель эволюции: TIM2+F+R2
Программа: IQ-TREE (iqtree -s all_12S_with_outgroup.phy -m MFP -o MANPE)
Укоренение: по внешней группе Manis pentadactyla

Укоренённое дерево — **Рисунок 2.** Дерево, укоренённое по внешней группе *Manis pentadactyla*.

Для укоренения дерева в качестве внешней группы был выбран панголин (Manis pentadactyla, MANPE) — представитель отряда Pholidota, сестринского к Carnivora. После добавления его последовательности и укоренения по соответствующей ветви корень расположился между панголином и всеми хищными. Топология внутри Carnivora не изменилась: клады Feliformia (HERJA, SURSU, PANLE, PANTI, FELCA, FELSI) и Caniformia (URSAM, URSAR, CANAU, CANLU, VULLA, VULVU) остались монофилетическими. Корень не разорвал ни одну естественную группу, что подтверждает корректность выбора внешней группы. Длинная ветвь, ведущая к MANPE, отражает его эволюционную удалённость от хищных..

3. Бутстреп-анализ (100 реплик)

Чтобы проверить, насколько можно доверять построенному дереву, мы сделали бутстреп-анализ со 100 репликами в IQ-TREE.

Алгоритм: Maximum Likelihood
Программа: IQ-TREE
Число бутстреп-реплик: 100

Бутстреп-дерево — **Рисунок 3.** Дерево с бутстреп-поддержками (100 реплик).

Вывод: большинство ветвей на дереве имеют низку поддержку ( < 85 % ). Самыми надёжными оказались группы внутри семейств и разделение на кошкообразных и собакообразных.

4. Сравнение с таксономией

Дерево хорошо совпадает с тем, как систематики делят отряд хищных.

Вывод: дерево полностью согласуется с таксономией на уровне подотрядов, семейств и родов. Значит, 12S рРНК — хороший маркер для разделения крупных групп хищных, хотя и бутстреп-анализ показал невысокие результаты

Все выравнивания, деревья и скрипты находятся в каталоге ~/term4/pr3/.