Учебный сайт Карины Сим
  • Главная
  • Семестры
  • Обо мне
  • ФББ

    Практикум 2

    Филогенетическая реконструкция и сравнение деревьев

    Целью данного практикума является реконструировать филогенетическое дерево тремя разными способами и сравнить полученные результаты с филогенетическим деревом, построенном на основе таксономии.

    Для начала я создала текстовый файл, состоящий из строк вида: sw:cyb_* , где * - мнемоника одного из организмов, выбранного в предыдущем практикуме.

    Также в этот текстовый файл я добавила строку sw:cyb_PANTI. То есть я добавила идентификатор последовательности белка цитохрома B, который принадержит тигру - организму из отряда Хищные.

    Зачем я это сделала?

    Дело в том, что в филогенетическом дереве, построенном на основе таксономии в ходе предыдущего практикума, имеется неразрешенность: в самом начале дерево разделяется на три ветви (рисунок 1).

    Рисунок 1
    Рисунок 1. Филогенетическое дерево, построенное по таксономии.

    При визуализации реконструированных деревьев при помощи ITOL необходимо вручную укоренить дерево, то есть в таком случае я самостоятельно должна выбрать, какие две из трех ветвей более сближены между собой. Я посчитала, что это будет неправильно, так как я не имею такой компетенции, поэтому я приняла решение добавить еще один организм, который точно будет более далеким родственником, но при этом несильно. Исходя из этих соображений, я добавила организм из другого отряда Млекопитающих, а именно – из отряда Хищные.

    Рисунок 2
    Рисунок 2. Обновленная версия филогенетического дерева, построенного по таксономии.

    После этого я создала файл с последовательностями белка цитохрома B из выбранных организмов в формате fasta при помощи следующей команды:

    seqret @cyb.list cyb.fasta

    Следующим шагом я выровняла последовательности данных белков при помощи программы muscle:

    muscle -align cyb.fasta -output cyb-alignment.fasta

    После этого я приступила непосредственно к реконструкции филогенетического дерева.

    Реконструкция дерева программой FastME

    Сначала я перевела выравнивание в формат phylip-relaxed, читаемый программой FastME, при помощи пакета BioPython.

    После этого была проведена непосредственно реконструкция.

    p-distance

    Для начала в качестве модели была выбрана p-distance:

    fastme -pp -i cyb.phy -o tree1p

    Далее получившиеся дерево было визуализировано посредством ITOL и укоренено в нужную ветвь. Результат представлен на рисунке 3.

    Рисунок 2
    Рисунок 3
    Рисунок 3. Филогенетическое дерево, построенное по таксономии (сверху) и реконструированное программой FastMe, модель – p-distance (снизу).

    Можно заметить, что состав каждой клады в целом остался прежним по сравнению с деревом, построенном по таксономии. Однако интересно, что неразрешенный узел "разрешился"

    MtREV

    После этого в качестве модели я выбрала MtREV:

    fastme -pm -i cyb.phy -o tree1m

    Получившиеся дерево было визуализировано посредством ITOL и укоренено в нужную ветвь. Результат представлен на рисунке 4.

    Рисунок 2
    Рисунок 4
    Рисунок 4. Филогенетическое дерево, построенное по таксономии (сверху) и реконструированное программой FastMe, модель – MtREV.

    Топология ветвей осталась такой же, как при реконструкции, где в качестве модели была выбрана p-distance. Неразрешенный узел так же "разрешился".

    Реконструкция дерева программой IQ-Tree

    Программа была запущена с параметрами по умолчанию:

    iqtree -s cyb.phy

    Полученное дерево было визуализировано при помощи ITOL (рисунок 5).

    Рисунок 2
    Рисунок 5
    Рисунок 5. Филогенетическое дерево, построенное по таксономии (сверху) и реконструированное программой IQ-Tree (снизу).

    Можно заметить, что состав трех основных групп и отношение организмов внутри них остались прежними. Однако программа IQ-Tree разрешила узел другим способом.