Molekulární fylogenetika
Molekulární fylogenetika je způsob, jak vytvořit rodinné vazby mezi živými organismy na základě studia struktury polymerních makromolekul – DNA , RNA a proteinů . Výsledkem molekulární fylogenetické analýzy je konstrukce fylogenetického stromu živých organismů.
Úzký vztah mezi živými organismy je obvykle doprovázen vysokou mírou podobnosti ve struktuře určitých makromolekul a molekuly nepříbuzných organismů se od sebe velmi liší. Molekulární fylogeneze využívá taková data ke konstrukci fylogenetického stromu, který odráží hypotetický průběh evoluce studovaných organismů. Schopnost podrobně analyzovat a studovat tyto molekuly se objevila až v posledních desetiletích 20. století.
Molekulární fylogenetika měla silný vliv na vědeckou klasifikaci živých organismů. Metody práce s makromolekulami se staly dostupnými biologům různých specializací, což vedlo k lavinovitému hromadění nových informací o živých organismech. Na základě těchto údajů se revidují staré předpoklady o vývoji živých organismů. Popisují nové skupiny, včetně těch identifikovaných pouze na základě molekulárních fylogenetických dat.
Metody konstrukce fylogenetických stromů v molekulární fylogenetice
Existuje velké množství metod pro konstrukci fylogeneze založené na molekulárních datech. Lze je rozdělit do dvou typů:
- Metody využívající odhad genetické vzdálenosti
- Metody využívající analýzu diskrétních vlastností
Metody založené na analýze genetických vzdáleností
Tato skupina metod je založena na údajích o genetických vzdálenostech. Obecným principem je porovnat objekty ve dvojicích a sestavit matici vzdáleností, která se pak použije k sestavení fylogenetického stromu.
UPGMAMetoda skupin nevážených párů s aritmetickým průměrem ( UPGMA ) je považována za jednu z nejjednodušších. Ve své současné podobě byla metoda představena v práci Sneath a Sokal v roce 1973. . Zpočátku bylo jeho použití ve fylogenetice spojeno s konstrukcí fenogramů podle morfologických znaků. Nezbytnou podmínkou pro použití metody je konstantní rychlost evoluce studovaných nukleotidových sekvencí. Při nerovnoměrném tempu vývoje sekvence (nekonzistence v modelu molekulárních hodin) může metoda UPGMA vést k chybám v topologii stromu.
AlgoritmusV první fázi jsou v matici vzdálenosti nalezeny dva taxony s nejmenší hodnotou vzdálenosti. Tyto dva taxony jsou spojeny do jednoho shluku (nebo složeného taxonu). Protože v rámci této metody je akceptována jednotnost rychlosti molekulární evoluce , bod větvení (divergence) je polovina genetické vzdálenosti mezi těmito dvěma taxony. V budoucnu je tento shluk dvou taxonů považován za jeden celek. Matice vzdálenosti je přepočítána, přičemž se předpokládá, že vzdálenost mezi složeným taxonem a zbytkem taxonů je rovna:
d uk = (d u 1 k + d u 2 k )/2kde d je genetická vzdálenost, u je složená sekvence, u 1 a u 2 jsou prvky složené sekvence, k jsou taxony nezahrnuté do složené sekvence
Poté se opět vyberou dva taxony s nejmenší genetickou vzdáleností, spojí se do shluku a vytvoří se nová matice vzdáleností a tak dále.
Metoda sousedské přílohyViz Metoda připojení k sousedům
Minimální evoluceMetoda je založena na předpokladu, že strom s nejmenším počtem evolučních událostí bude nejpravděpodobnější. Principem této metody je vypočítat délky větví (které odrážejí počet evolučních událostí) všech možných stromových topologií:
, kde b i je odhad délky i-té větve, T je celkový počet větví
Jako nejlepší je vybrán strom s nejmenší délkou větví. Pokud u několika stromů s různou topologií nemají délky větví statisticky významné rozdíly, pak jsou tyto stromy považovány za ekvipravděpodobné.
Metody založené na analýze diskrétních prvků
maximální šetrnost Metoda maximální věrohodnostiViz Metoda maximální věrohodnosti
Bayesovská metodaViz Bayesovský přístup ve fylogenetice
Literatura
- Lukashov VV Molekulární evoluce a fylogenetická analýza. - M. : BINOM, 2009. - ISBN 978-5-9963-0114-0 .
- Ney M, Kumar S. Molekulární evoluce a fylogenetika. - Kyjev: KVShch, 2004. - ISBN 966-7192-53-9 .
Odkazy
 Slovníky a encyklopedie |
|---|