Filogenetica moleculară

Filogenetica moleculară  este o modalitate de a stabili legături de familie între organismele vii pe baza studiului structurii macromoleculelor polimerice - ADN , ARN și proteine . Rezultatul analizei filogenetice moleculare este construirea unui arbore filogenetic al organismelor vii.

O relație strânsă între organismele vii este de obicei însoțită de un grad ridicat de similitudine în structura anumitor macromolecule, iar moleculele organismelor neînrudite diferă foarte mult unele de altele. Filogenia moleculară folosește astfel de date pentru a construi un arbore filogenetic care reflectă cursul ipotetic al evoluției organismelor studiate. Capacitatea de a analiza și studia aceste molecule în detaliu a apărut abia în ultimele decenii ale secolului al XX-lea.

Filogenetica moleculară a avut o influență puternică asupra clasificării științifice a organismelor vii. Metodele de lucru cu macromolecule au devenit disponibile biologilor de diferite specialități, ceea ce a condus la o acumulare asemănătoare avalanșelor de noi informații despre organismele vii. Pe baza acestor date, ipotezele vechi despre evoluția organismelor vii sunt în curs de revizuire. Ei descriu noi grupuri, inclusiv cele identificate numai pe baza datelor filogenetice moleculare.

Metode de construire a arborilor filogenetici în filogenetica moleculară

Există un număr mare de metode pentru construirea unei filogenii bazate pe date moleculare. Ele pot fi împărțite în două tipuri:

• Metode care utilizează estimarea distanței genetice
• Metode care utilizează analiza caracteristicilor discrete

Metode bazate pe analiza distanțelor genetice

Acest grup de metode se bazează pe date despre distanțe genetice. Principiul general este de a compara obiectele în perechi și de a construi o matrice de distanțe, care este apoi folosită pentru a construi un arbore filogenetic.

Metoda grupurilor de perechi neponderate cu medie aritmetică ( UPGMA ) este considerată una dintre cele mai simple. În forma sa actuală, metoda a fost prezentată în lucrarea lui Sneath și Sokal în 1973. . Inițial, utilizarea sa în filogenetică a fost asociată cu construcția de fenograme după caractere morfologice. O condiție necesară pentru utilizarea metodei este o rată constantă de evoluție a secvențelor de nucleotide studiate. Cu o rată neuniformă de evoluție a secvenței (incoerență în modelul ceasului molecular), metoda UPGMA poate duce la erori în topologia arborelui.

Algoritm

În prima etapă , doi taxoni cu cea mai mică valoare a distanței se găsesc în matricea distanțelor. Acești doi taxoni sunt combinați într-un singur cluster (sau taxon compus). Deoarece în cadrul acestei metode este acceptată uniformitatea ratei de evoluție moleculară , punctul de ramificare (divergență) este jumătate din distanța genetică dintre acești doi taxoni. În viitor, acest grup de doi taxoni este considerat a fi o singură entitate. Matricea distanțelor este recalculată, în timp ce se presupune că distanța dintre taxonul compus și restul taxonilor este egală cu:

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

unde d este distanța genetică, u este secvența compusă, u 1 și u 2  sunt elementele secvenței compuse, k sunt taxonii neincluși în secvența compusă

Apoi, doi taxoni cu cea mai mică distanță genetică sunt din nou selectați, combinați într-un grup și este construită o nouă matrice de distanță și așa mai departe.

Metoda de atașare a vecinului

Vezi Metoda de alăturare a vecinului

Evoluție minimă

Metoda se bazează pe presupunerea că arborele cu cel mai mic număr de evenimente evolutive va fi cel mai probabil. Principiul acestei metode este de a calcula lungimile ramurilor (care reflectă numărul de evenimente evolutive) ale tuturor topologiilor de arbore posibile:

, unde b i  este lungimea estimată a ramului i, T  este numărul total de ramuri

Ca cel mai bun, se alege arborele cu cea mai mică lungime de ramuri. Dacă pentru mai mulți arbori cu topologie diferită lungimile ramurilor nu au diferențe semnificative statistic, atunci acești arbori sunt considerați echiprobabili.

Metode bazate pe analiza caracteristicilor discrete

parcimonie maximă Metoda maximă de probabilitate

Consultați Metoda maximă de probabilitate

Metoda bayesiană

Vezi abordarea bayesiană în filogenetică

Literatură

• Lukashov VV Evoluție moleculară și analiză filogenetică. - M. : BIOM, 2009. - ISBN 978-5-9963-0114-0 .
• Ney M, Kumar S. Evoluție moleculară și filogenetică. - Kiev: KVShch, 2004. - ISBN 966-7192-53-9 .

Link -uri

• Analiza filogenetică a unei familii de proteine ​​omoloage

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană