Что находится на филогенетическом дереве?
В филогенетическом дереве каждая линия называется ответвляться. Конец каждой ветви называется кончик– вот где вы ставите виды!
Каждая точка, где две ветви расходятся, называется узел. Узел является самым последним общим предком всех видов на этих ветвях.
И если вы пройдёте весь путь вниз до основания дерева, последний узел будет называться корень. Это общий предок всех видов на дереве!
Категория:
Вы можете рисовать филогенетические деревья самых разных форм. Неважно, прямоугольная она или круглая. Часть импорта — это то, как она разветвляется. Ветвление представляет различия во взаимоотношениях видов.
Все эти деревья показывают одну и ту же информацию! Только в разных формах.
Категория:
Как построить филогенетическое дерево?
Для построения филогенетического дерева можно использовать любые последовательности ДНК, РНК или белков. Но наиболее широко используются последовательности ДНК. Сейчас довольно дешево и легко получить последовательности ДНК. Кроме того, ДНК содержит больше информации, что позволяет создавать более точные деревья. Например, некоторые изменения в последовательностях ДНК не приводят к изменениям в белках.
Чтобы построить дерево, мы сравним последовательности ДНК разных видов.
Эволюционно родственные виды имеют общего предка. Прежде чем они разделились на отдельные виды, у них была точно такая же ДНК.Но по мере эволюции и дивергенции видов они будут накапливать изменения в последовательностях ДНК.
Мы можем использовать эти изменения в ДНК, чтобы определить, насколько близко родственны два вида. Если различий не так много, они, вероятно, тесно связаны. Если изменений много, они могут быть более дальними родственниками.
Первое, что нужно сделать, это сопоставить две последовательности ДНК, которые вы собираетесь сравнивать. Убедитесь, что вы сравниваете один и тот же ген! (Или другая последовательность.) В противном случае вы сравниваете яблоки с апельсинами.
Это выравнивание последовательности часто выполняется с помощью компьютерных программ. Стратегия состоит в том, чтобы найти выравнивание, которое имеет наибольшее количество совпадений и наименьшее количество несоответствий.
Вы можете выровнять и сравнить столько последовательностей, сколько захотите. Помните, чем больше информации вы учтете, тем точнее будет ваше дерево!
Категория:
Преобразование выравнивания последовательности в родство
Итак, ваша ДНК выровнена. Что теперь? Как преобразовать это в дерево?
Затем вы сравниваете последовательности, чтобы увидеть, насколько они похожи друг на друга.
Мы видим, что последовательность №1 и №2 имеют одно отличие. Последовательность № 2 и № 3 имеют 2 отличия. Последовательности №3 и №4 имеют 5 отличий. И так далее.
Просто взглянув на них, мы можем увидеть, что последовательности 1 и 2 очень похожи. Мы бы сгруппировали их вместе в дереве.
Категория:
Но мы можем добиться большего, чем просто смотреть на них. Вы можете вычислить, насколько похожи любые две последовательности, и составить таблицу для сравнения всех различий. Это особенно помогает, когда вы сравниваете много информации!
Последовательности 1 и 2 отличаются на 1 нуклеотид из 20. Таким образом, разница между последовательностями 1 и 2 заключается в следующем:
Мы можем вычислить разницу между каждой парой последовательностей. Если мы поместим рассчитанные различия в матрицу, это будет выглядеть так:
Категория:
Теперь, если вы посмотрите на матрицу, пары с наименьшими значениями будут наиболее похожими. Как и прежде, мы видим, что последовательности 1 и 2 очень похожи.Таким образом, мы можем сложить 1 и 2 вместе.
Категория:
После того, как мы соединим 1 и 2, нам нужно будет пересчитать разницу между последовательностями. Теперь, когда у нас есть 1-2 вместе в дереве, мы будем рассматривать их как единую группу. Мы рассчитаем разницу с другими последовательностями, взяв среднее значение.
Например, разница между 1 и 2 и 3 будет:
Среднее значение (1 против 3) и (2 против 3) = 1-2 против 3
½ * (0.1+0.1)= 0.1
Точно так же мы могли бы вычислить различия с другими последовательностями. У нас будет таблица, как показано ниже:
Категория:
Глядя на таблицу, мы видим, что 3 больше всего похоже на 1-2. Таким образом, мы можем сгруппировать 3 вместе с 1-2.
Категория:
Теперь мы повторим описанные выше шаги. Мы будем рассматривать 1, 2 и 3 как один вид, продолжая строить дерево. Мы будем использовать среднее значение 1-2 против других а также 3 против других сделать это.
Например, разница между 1-3 и 4 будет:
Среднее из (1-2 против 4) и (3 против 4) = 1-2-3 против 4
½ * (0.2+0.25) = 0.225
Точно так же мы можем вычислить остальные. Теперь у нас есть таблица, как показано ниже:
Категория:
Мы видим, что 1-3 и 4 наиболее похожи. Таким образом, мы можем сложить 4 и 1-3 вместе.
Категория:
Теперь мы можем добавить в последовательность 5 и получить наше дерево!
Категория:
Вы можете использовать этот метод для создания всех видов деревьев! Не все деревья будут выглядеть так, но будут применяться одни и те же основные принципы.
Похожие темы:
Доктор Эллисон Чжан
Когда этот ответ был опубликован в 2019 году, Эллисон была научным сотрудником с докторской степенью в Департаменте генетики, изучая Exposome (как воздействие окружающей среды влияет на ваше здоровье) в лаборатории Майка Снайдера. Она написала этот ответ, участвуя в программе Stanford at The Tech.
Читать далее
- Академия Хана: построение филогенетического дерева
- Калифорнийский университет в Беркли: реконструкция деревьев по физическим характеристикам
- HHMI: создание филогенетических деревьев из последовательностей ДНК
- Хотите узнать, насколько связаны между собой любые два вида? Проверьте: http://www.timetree.org/ Или, если вы дадите ему список видов, он построит для вас дерево!
