Филогенетические деревья

Филогенетическое дерево - это визуальное представление о гипотетическом ходе эволюции в виде графа. Его можно построить для таксонов, белков или белковых доменов. Для построения филогенетических деревьев для таксонов обычно используются консервативные гены (например, 16s rRNA). В данном практикуме необходимо было построить дерево для выбранных бактерий на основе уже существующего дерева.

Отобранные бактерии с их полной таксономией (получена с помощью сервиса на NCBI) представлены в таблице 1.

Таблица 1. Отобранные бактерии

Название	Мнемоника	Отдел	Класс	Порядок	Семейство	Род
Bacillus subtilis	BACSU	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Bacillaceae	Bacillus
Clostridium tetani	CLOTE	Firmicutes	Clostridia	Clostridiales	Clostridiaceae	Clostridium
Enterococcus faecalis	ENTFA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Enterococcaceae	Enterococcus
Lactococcus lactis	LACLM	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Streptococcaceae	Lactococcus
Streptococcus pyogenes	STRP1	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Streptococcaceae	Streptococcus
Staphylococcus aureus	STAA1	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Staphylococcaceae	Staphylococcus
Staphylococcus epidermidis	STAES	Firmicutes	Bacilli	Bacillales	Staphylococcaceae	Staphylococcus
Lactobacillus delbrueckii	LACDA	Firmicutes	Bacilli	Lactobacillales	Lactobacillaceae	Lactobacillus

Теперь построим дерево для отобранных бактерий с помощью MEGA. Результат на рисунке 1.

Рис.1 Бинарное филогенетическое дерево 8ми бактерий, построенное с помощью программы MEGA. Таксоны высших порядков определены с помощью NCBI и подписаны на нетривиальных ветвях.

Скобочная формула получившегося дерева: ((((STAA1,STAES),BASCU),(((LACLM,STRP1),ENTFA),LACDA)),CLOTE);

Теперь построим дерево по таксономическим данным NCBI. На рисунке 2 слева показаны данные NCBI, справа - дерево, постоенное по этим данным в MEGA. Отличие: в ветви Lactobacillales филогенетическая близость ENTFA к Streptococcaceae неоднозначна, поэтому получилась трифуркация.

Рис.2 Другой вариант построения дерева для данных таксонов. Таксоны высших порядков подписаны на нетривиальных ветвях.

Скобочная формула небинарного дерева с рисунка 2: ((((STAA1,STAES),BASCU),((LACLM,STRP1),ENTFA,LACDA)),CLOTE);

Теперь выделим нетривиальные ветви для бинарного дерева с рисунка 1:

1. {STAA1, STAES} vs {BASCU, STRP1, LACLM, ENTFA, LACDA, CLOTE}
2. {STAES, STAA1, BASCU} vs {STRP1, LACLM, ENTFA, LACDA, CLOTE}
3. {LACLM, STRP1} vs {CLOTE, LACDA, ENTFA, BASCU, STAA1, STAES}
4. {ENTFA, LACLM, STRP1} vs {CLOTE, LACDA, BASCU, STAA1, STAES}
5. {LACDA, ENTFA, LACLM, STRP1} vs {CLOTE, BASCU, STAA1, STAES}