Molekylær fylogenetik

Molekylær fylogenetik  er en måde at etablere familiebånd mellem levende organismer baseret på studiet af strukturen af ​​polymere makromolekyler - DNA , RNA og proteiner . Resultatet af molekylær fylogenetisk analyse er konstruktionen af ​​et fylogenetisk træ af levende organismer.

Et tæt forhold mellem levende organismer er normalt ledsaget af en høj grad af lighed i strukturen af ​​visse makromolekyler, og molekylerne af ubeslægtede organismer adskiller sig meget fra hinanden. Molekylær fylogeni bruger sådanne data til at konstruere et fylogenetisk træ, der afspejler det hypotetiske udviklingsforløb for de organismer, der undersøges. Evnen til at analysere og studere disse molekyler i detaljer dukkede kun op i de sidste årtier af det 20. århundrede.

Molekylær fylogenetik har haft en stærk indflydelse på den videnskabelige klassificering af levende organismer. Metoder til at arbejde med makromolekyler blev tilgængelige for biologer af forskellige specialer, hvilket førte til en lavinelignende ophobning af ny information om levende organismer. Baseret på disse data bliver gamle antagelser om udviklingen af ​​levende organismer revideret. De beskriver nye grupper, herunder dem, der kun er identificeret på basis af molekylære fylogenetiske data.

Metoder til konstruktion af fylogenetiske træer i molekylær fylogenetik

Der er et stort antal metoder til at konstruere en fylogeni baseret på molekylære data. De kan opdeles i to typer:

• Metoder, der bruger genetisk afstandsvurdering
• Metoder ved hjælp af diskret funktionsanalyse

Metoder baseret på analyse af genetiske afstande

Denne gruppe af metoder er baseret på data om genetiske afstande. Det generelle princip er at sammenligne objekter i par og bygge en afstandsmatrix, som derefter bruges til at bygge et fylogenetisk træ.

Den uvægtede pargruppemetode med aritmetisk middelværdi ( UPGMA ) betragtes som en af ​​de enkleste. I sin nuværende form blev metoden præsenteret i Sneath og Sokals arbejde i 1973. . Oprindeligt var dets anvendelse i fylogenetik forbundet med konstruktionen af ​​fænogrammer i henhold til morfologiske karakterer. En nødvendig betingelse for at anvende metoden er en konstant udviklingshastighed af de undersøgte nukleotidsekvenser. Med en ujævn hastighed for sekvensudvikling (inkonsistens i den molekylære urmodel) kan UPGMA-metoden føre til fejl i træets topologi.

Algoritme

I det første trin findes to taxa med den mindste afstandsværdi i afstandsmatrixen . Disse to taxa er kombineret i en klynge (eller sammensat taxon). Da inden for rammerne af denne metode accepteres ensartetheden af ​​hastigheden for molekylær udvikling , er forgreningspunktet (divergens) halvdelen af ​​den genetiske afstand mellem disse to taxa. I fremtiden anses denne klynge af to taxa for at være en enkelt enhed. Afstandsmatrixen genberegnes, mens det antages, at afstanden mellem den sammensatte taxa og resten af ​​taxaen er lig med:

d uk = (d u 1 k + d u 2 k )/2

hvor d er den genetiske afstand, u er den sammensatte sekvens, u 1 og u 2  er elementerne i den sammensatte sekvens, k er de taxa, der ikke er inkluderet i den sammensatte sekvens

Derefter udvælges to taxa med den mindste genetiske afstand igen, kombineres til en klynge, og der bygges en ny afstandsmatrix, og så videre.

Neighbor Attachment Method

Se metode til nabotilslutning

Minimum evolution

Metoden er baseret på den antagelse, at træet med det mindste antal evolutionære begivenheder vil være det mest sandsynlige. Princippet i denne metode er at beregne grenlængderne (som afspejler antallet af evolutionære hændelser) af alle mulige trætopologier:

, hvor b i  er længdeestimatet af den i-te gren, T  er det samlede antal grene

Som det bedste vælges træet med den mindste længde af grene. Hvis for flere træer med forskellig topologi grenlængderne ikke har statistisk signifikante forskelle, så anses disse træer for at være lige sandsynlige.

Metoder baseret på analyse af diskrete funktioner

maksimal sparsomhed Maksimal sandsynlighed metode

Se metoden med maksimal sandsynlighed

Bayesiansk metode

Se Bayesiansk tilgang i fylogenetik

Litteratur

• Lukashov VV Molekylær evolution og fylogenetisk analyse. - M. : BINOM, 2009. - ISBN 978-5-9963-0114-0 .
• Ney M, Kumar S. Molekylær evolution og fylogenetik. - Kiev: KVShch, 2004. - ISBN 966-7192-53-9 .

Links

• Fylogenetisk analyse af en familie af homologe proteiner

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk