Алгоритмы реконструкции деревьев. Укоренение и бутстреп.

Укоренение в среднюю точку

В этом варианте укоренения у дерева находят наиболее длинный путь от листа к листу и проводят выбор корня на середине такого расстояния. MEGA не переукореняет деревья, построенные в Jalview, поэтому используем программу Retree пакета PHYLIP.

Рис.1 Филогенетическое дерево, в котором проведено переукоренение в среднюю точку, с помощью программы Retree пакета PHYLIP, (слева) и исходное дерево, построенное в программе Jalview методом Neighbour joining using BLOSUM62 (справа).

Дерево было переукоренено в ветвь CLOB1&{others}, что соответствует правильному филогенетическому дереву, так как это укоренение должно соответствовать последнему общему предку для классов Bacilli и Clostridia.

Использование внешней группы

Для дерева, построенного методом Maximum parsimony, укоренение в среднюю точку не делается, так как метод символьно-ориентированный, и невозможно определить наибольшее расстояние между листьями, если в принципе метод не предполагает работы с матрицей, где указаны "расстояния" между отдельными листьями.

Поэтому для такого дерева применим укоренение с использованием внешней группы (outgroup). В качестве такой группы в нашем случае возьмём последовательность белка RL3 из Esherichia coli, которая принадлежит к отделу Proteobacteria, в то время как все до этого рассматриваемые бактерии принадлежат к отделу Firmicutes.

Рис.2 Филогенетическое дерево, построенное методом Maximun parsimony по выравниванию, содержащему последовательность RL3 из E. coli (A), и укоренённое дерево, полученное как клада внутри дерева с outgroup (B).

Результаты: Как и в предыдущем методе укоренения, корень попал в правильную ветвь. Полученное укоренение дерева согласуется с информацией о систематическом положении рассматриваемых бактерий.

Бутстрэп

В этом блоке был проведён бутстреп-анализ (количество реплик взято равным 100) при построении филогенетического дерева методом максимальной экономии. Ниже представлены два дерева: исходное и оптимальное с точки зрения проведённого бутстреп-анализа. Над каждой ветвью дерева приведен её вес. Оба дерева укоренены, как и в предыдущем задании, с помощью внешней группы.

Рис.3 Филогенетические деревья, построенные методом Maximun parsimony: исходное дерево (A) и оптимальное с точки зрения бутстреп-анализа (B).

Итак, два приведённых дерева отличаются по составу ветвей, но при этом в каждом из них обнаруживается по три из четырёх ветвей, которые должны присутствовать в правильном дереве. Кроме того, необходимо отметить, что в обоих деревьях ветвь с наименьшей поддержкой (37 и 20 соответственно) является неправильной и отсутствует в правильном исходном дереве.