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. 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. 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 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 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 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.