Филогенетическое дерево


Филогенетическое дерево (эволюционное дерево, дерево жизни) - дерево отражающее взаимосвязи среди различных видов или других сущностей, имеющих общего предка.

В филогенетическом дереве каждый узел по отношению к своим потомкам, представляет последнего общего предка. Продолжительность ветвей дерева, как правило, отражает временную продолжительность эволюции. Узел филогенетического дерева называется таксономической единицей. Некоторые узлы являются Гипотетическими Таксономическими Единицами (ГТЕ), т.к. не могут наблюдаться "вживую".

Идея "дерева" появилась в ранних взглядах на жизнь, как на процесс развития от простых к сложным формам. Несмотря на это, современные эволюционные биологи продолжают использовать дерево для иллюстрации эволюции, т.к. оно эффективно показывает развитие и происхождение видов.


Содержание

Типы филогенетических деревьев

Корневое дерево - ориентированное дерево с уникальными узлами. Каждый узел является последним общим предком (общепринятым) листов дерева. Рисунок 1 представляет корневое филогенетическое дерево, окрашенное в соответствии с трёх-доменной системой. [2]. Наиболее общим методом для корневого дерева является использование неспорных корневых видов - достаточно близких к потомкам для выведения из их характерных черт, но достаточно далёких, чтобы являться отдельной группой.

Некорневое дерево отражает связь листвы узлов без предполагаемых предков. Некорневое дерево может быть получено из корневого если опустить всех предков. Рисунок 2 иллюстрирует некорневое филогетическое дерево. [3] .

Корневое и некорневое филогетическое дерево может быть бифуркационным или небифуркационным, а также маркированным или немаркированным. Бифуркационное дерево имеет максимум двух потомков возникающих от каждого внутреннего узла, тогда как мультибифуркационное дерево может иметь три ибольше потомков у каждого узла Маркированное дерево имеет некие специфичные значения сопоставленные листам дерева, тогда как немаркированное просто отражает топологию.


Дендрограмма - широкий термин обозначающий схематического представления филогенетического дерева.

Кладограмма - филогенетическое дерево, построенное с помощью кладограммных методов. Отражает отношения сестринского родства между таксонами.

Филограмма - филогенетическое дерево, которое эксплицитно представляет изменение некой характеристики.

Хронограмма - филогенетическое дерево, которое эксплицитно представляет эволюционное время длинами ветвей.


Структура филогенетического дерева

Phylogenetic trees among a nontrivial number of input sequences are constructed using computational phylogenetics methods. Distance-matrix methods such as neighbor-joining, which require multiple sequence alignments to calculate genetic distance, are simplest to implement; many sequence alignment methods such as ClustalW produce both sequence alignments and phylogenetic trees. Other methods include maximum parsimony and probabilistic inference techniques such as maximum likelihood; Bayesian inference has also been applied to phylogenetics but has been controversial.[4] Identifying the optimal tree using many of these techniques is NP-complete or NP-hard[4], so heuristic search and optimization methods are used in combination with tree-scoring functions to identify a reasonably good tree that fits the data.

Tree-building methods can be assessed on the basis of several criteria:[5]

  • efficiency (how long does it take to compute the answer, how much memory does it need?)
  • power (does it make good use of the data, or is information being wasted?)
  • consistency (will it converge on the same answer repeatedly, if each time given different data for the same model problem?)
  • robustness (does it cope well with violations of the assumptions of the underlying model?)
  • falsifiability (does it alert us when it is not good to use, i.e. when assumptions are violated?)

Tree-building techniques have also gained the attention of mathematicians. Trees can also be built using T-theory. [6]

Ораничения филогенетических деревьев

Although phylogenetic trees produced on the basis of sequenced genes or genomic data in different species can provide evolutionary insight, they do have important limitations. Phylogenetic trees do not necessarily (and likely do not) represent actual evolutionary history. The data on which they are based is noisy; horizontal gene transfer[7], hybridisation between species that were not nearest neighbors on the tree before hybridisation takes place, convergent evolution, and conserved sequences can all confound the analysis. One method of analysis implemented in the program PhyloCode does not assume a tree structure to avoid these limitations.

Furthermore, basing the analysis on a single gene or protein taken from a group of species can be problematic because such trees constructed from another unrelated gene or protein sequence often differ from the first, and therefore great care is needed in inferring phylogenetic relationships amongst species. This is most true of genetic material that is subject to lateral gene transfer and recombination, where different haplotype blocks can have different histories.

When extinct species are included in a tree, they should always be terminal nodes, as it is unlikely that they are direct ancestors of any extant species. Scepticism must apply when extinct species are included in trees that are wholly or partly based on DNA sequence data, due to evidence that "ancient DNA" is not preserved intact for longer than 100,000 years.[Источник?]

Смотрите также

Ссылки на источники

  1. Hodge, T. & M. J. T. V. Cope. 2000. A Myosin Family Tree. Journal of Cell Science 113: 3353-3354. See also the Myosin external link below.
  2. . 1998. The Universal Ancestor. 95: 6854-6859.
  3. Maher, B. A. 2002. Uprooting the Tree of Life. The Scientist 16: 18 (Sep. 16, 2002); subscription only
  4. а б
  5. Penny, D., Hendy, M. D. & M. A. Steel. 1992. Progress with methods for constructing evolutionary trees. Trends in Ecology and Evolution 7: 73-79.
  6. A. Dress, K. T. Huber, and V. Moulton. 2001. Metric Spaces in Pure and Applied Mathematics. Documenta Mathematica LSU 2001: 121-139
  7. Woese, C. R. 2002. On the evolution of cells. Proceedings of the National Academy of Sciences 99: 8742-8747.

Ссылки

Изображения в интернете

Общее описание


 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home