Реконструкция дерева по нуклеотидным последовательностям
Подготовка последовательностей
Целью данного практикума была реконструкция филогенетического дерева сем. Оленевые, основываясь на нуклеотидных
последовательностях малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA). Сперва на сайте ENA с помощью поиска по видовому названию и
кольцевой ДНК были найдены и скачены последовательности, соответвующиие видам из прошлого практикума.
Для скачивания применялась команда: (пример дял скачивания последовательности Capreolus capreolus)
seqret embl:KJ681488[70:1024] CAPCA_12S_rRNA.fasta
После чего объеденили полученные файлы. Далее выровняли полученные записи с помощью программы для множественного выравнивания muscle:
muscle -align combine.fasta -output all-alignment.fasta
Использование программы FastME
Программа FastME работает только с выравниваниями в формате phylip-relaxed, поэтому был написан код для перевода данных в этот формат:
#!/usr/bin/env python3
from Bio import AlignIO
inh = open("all-alignment.fasta", "r")
outh = open("all.phy", "w")
alignment = AlignIO.parse(inh, "fasta")
AlignIO.write(alignment, outh, "phylip-relaxed")
inh.close()
outh.close()
После применения программы получили файл all.phy, который подали на вход программе fastme.
fastme -d -i all.phy -o S12_p-dist_tree
где: -d - режим для нуклеотидных последовательностей
-i - название файла, подающегося на вход
-o - название файла, получаемого на выход
Рис. 1. Филогенетическое дерево сем. Оленевые, построенное по нуклеотидной п-ти 12S rRNA, с помощью метода ME,
оценивающее эволюционное расстояние с помощью модели F8(4), укорененное в MunmuЗа точку укоренение был выбран вид Muntiacus muntjak, так как эволюционно эти животные считаются наиболее древними среди сем. Оленевые[1]. Построенное дерево отражает родство видов преимущественно правильно, и с большей точность, чем деревья построенные на основе аминокислотной последовательности цитохрома B, однако присутсвует одна явная ошибка. Вид Hydropotes inermis (HYDIN), принадлежит отдельному подсемейству, однако в нашем дереве ошибочно сближен с представителями рода Capreolus из другого подсемейства.
Укоренение во внешнюю группу
Для данной части практикума необходимо было выбрать организм, не относящийся к самому нижнему таксону из тех, к которым принадлежат все ранее выбранные животные.
Мной был выбран жираф (Giraffa camelopardalis) из того же подотряда Жвачные (Ruminantia), но из другого семейства.
Как и в предыдущей части была скачена нуклеотидная последовательность малой РНК митохондриальных рибосом (12S rRNA). Далее проведены те же операции, что и выше, для построения дерева.
Рис. 2. Филогенетическое дерево подотряда Жвачные по нуклеотидной п-ти 12S rRNA, с помощью метода ME, оценивающее эволюционное расстояние с помощью модели F8(4), укорененное в Giraf
Дерево было укоренено во внешнюю группу. Оно почти не отличается, от рис. 1, за исключением добавления внешней группы, и того, что вид Muntiacus muntjak, который до этого мы использовали в качестве группы для укоренения,
более родственен подсемейству Cervinae (AXIAX, DAMDA, DAMME, CERNI, CEREN).
Бутстреп
Для этого задания возьмем выравнивание нуклеотидных последовательностей 12S rRNA из предыдущего задания. К нему была применена команда fastme, которая сделала 100 реплик.
fastme -d -i all.phy -o S12_bust_p-dist_tree -b 100
-b - количество реплик
Рис. 3. Филогенетическое дерево сем. Оленевые, построенное по нуклеотидной п-ти 12S rRNA, с помощью метода ME, оценивающее эволюционное расстояние с помощью модели F8(4),
укорененное в Munmu, с использованием 100 реплик бутстрепа
Дерево представляет из себя такое же, как и на рис. 1, однако мы видим что вес неправильных ветвей ниже, чем у остальных. К примеру вид HYDIN располагается внутри видов, принадлежащих п/сем. Odocoileinae, хотя сам принадлежит к другому,
поэтому вес ветвей ниже. Также низкий вес у ветви, отделяющей представителя рода Dama (DAMME) и род Cervus.