Биология

Биология - Филогенетическое дерево - Построение филогенетических деревьев

09 февраля 2011


Оглавление:
1. Филогенетическое дерево
2. Типы филогенетических деревьев
3. Построение филогенетических деревьев
4. Ограничения использования филогенетических деревьев

В наше время филогенетические деревья, как правило, реконструируются по последовательностям белков или нуклеиновых кислот. Деревья строятся по произвольному числу входных последовательностей с использованием специальных вычислительных методов. Наиболее достоверной мерой соответствия данного набора последовательностей данной топологии дерева считается мера, основанная на принципе наибольшего правдоподобия. Нередко используется также принцип Байеса, хотя его применимость спорна. Вероятностные критерии требуют много машинного времени для своего вычисления. Другие критерии: так называемая "максимальная экономия", а также несколько критериев, основанных на предварительном вычислении расстояний между входными последовательностями, вычисляются быстрее. Для любого критерия встаёт задача нахождения оптимального дерева. Время точного решения этой задачи растёт факториально с ростом числа входных последовательностей, поэтому для нахождения дерева, в достаточной мере удовлетворяющего входным данным, используются эвристический поиск и методы оптимизации. Кроме того, популярны такие алгоритмы, как "метод объединения соседей", которые вообще не используют перебор топологий и вычисление какого-либо критерия, а сразу строят дерево, которое при хорошем качестве входных данных достаточно достоверно.

Методы построения дерева могут быть оценены по нескольким основным показателям:

• эффективность
• полезность
• воспроизводимость
• устойчивость к ошибкам
• выдача предупреждений

Кроме того, методы можно разделить на предполагающие и не предполагающие справедливость гипотезы "молекулярных часов". Первая группа методов строит укоренённые деревья, вторая — как правило, неукоренённые. Чаще всего предполагать "молекулярные часы" нет достаточных оснований, и поэтому большинство компьютерных программ филогенетического анализа по умолчанию выдают неукоренённые деревья.

Методы построения дерева могут применяться не только биологами, но и математиками. Деревья можно строить, используя Т-теорию.

Среди бесплатных пакетов филогенетического анализа большим набором реализованных алгоритмов выделяется PHYLIP, среди платных — PAUP. Для редактирования и визуализации готовых деревьев наиболее часто используются программы FigTree, TreeView. На русском языке доступна программа UGENE, распространяющаяся по свободной лицензии и включающая в себя построение и визуализацию деревьев.

Просмотров: 14722

<<< Триасовое вымирание

Эволюция китообразных >>>