Филогенетические деревья - моделирование эволюции гена

1.) Изображение дерева, описанного заданной формулой.

С помощью графического редактора Paint было получено изображение дерева, описанного заданной формулой:

2.) Описание ветвей дерева как разбиения множества листьев (считая дерево бескорневым).

Описание разбиений оформлено в виде таблички, столбцы которой соответствуют листьям дерева, а строки - ветвям дерева, при этом дним символом помечены листья, находящиеся по одну сторону от данной ветви:

A	B	C	D	E	F
.	.	*	*	*	*
.	.	.	*	*	*
.	.	.	.	*	*

3.) Получение искуственных мутантных последовательностей, соответствующих листьям и узлам дерева, считая, что в корне находится последовательность гена белка DYR_ECOLI.

• длина гена: 480 нуклеотидов
• формула для пересчета расстояний в число мутаций в гене: (x/100)*480, где x - эволюционное расстояние до "предка"
• текст скрипта, которым получаются мутантные последовательности:
  

  msbar DYR_gene.fasta F.fasta -point 4 -count 576 -auto
  msbar DYR_gene.fasta ABCDE.fasta -point 4 -count 120 -auto
  msbar ABCDE.fasta E.fasta -point 4 -count 456 -auto
  msbar ABCDE.fasta ABCD.fasta -point 4 -count 120 -auto
  msbar ABCD.fasta D.fasta -point 4 -count 336 -auto
  msbar ABCD.fasta ABC.fasta -point 4 -count 120 -auto
  msbar ABC.fasta C.fasta -point 4 -count 216 -auto
  msbar ABC.fasta AB.fasta -point 4 -count 34 -auto
  msbar AB.fasta B.fasta -point 4 -count 182 -auto
  msbar AB.fasta A.fasta -point 4 -count 182 -auto
  

4.) Реконструкция дерева алгоритмами UPGMA, Neighbor-joining и максимального правдоподобия.

В результате реконструкции дерева алгоритмом максимального правдоподобия с помощью программы fdnaml (команда fdnaml all.fasta -ttratio 1 -auto) было получено следующее "текстово-графическое" изображение дерева:

  +-----B         
  |  
  |                    +-------------------------F         
  |          +---------4  
  |  +-------3         +---------E         
  |  |       |  
  1--2       +--------D         
  |  |  
  |  +------C         
  |  
  +----A         

  +----B         
  ! 
  !  +-----C         
  3--4 
  !  !     +---------D         
  !  +-----2 
  !        !       +----------E         
  !        +-------1 
  !                +------------------------F         
  ! 
  +-----A         

                           +-------A         
                        +--1 
                 +------2  +-------B         
                 !      ! 
           +-----3      +----------C         
           !     ! 
  +--------4     +-----------------D         
  !        ! 
--5        +-----------------------E         
  ! 
  +--------------------------------F         

Сравнение реконструированных деревьев между собой и с правильным деревом

Для сравнение предложено было сделать таблицу, в левой части которой приведены (в виде точек и звездочек) все ветви, встреченные во всех деревьях (исходном и трех реконструкциях), а в правой добавлены четыре столбца, соостветствующие четырем деревьям. Знаком + отмечено, в каких деревьях встретилась каждая из ветвей.

A	B	C	D	E	F	правильное дерево	1ое	2ое	3ее
.	.	*	*	*	*	+	+	+	+
.	.	.	*	*	*	+	+	+	+
.	.	.	.	*	*	+	+	+	+

Таким образом, мы видим, что ветви во всех трех реконструкциях определены правильно, наиболее наглядным мне показалось дерево, реконструированное алгоритмом UPGMA.

Филогенетические деревья (продолжение) - bootstrap и drawtree

5.) Бутстреп-анализ выравнивания мутированных последовательностей

 
        +---------------------------A
         |
  +------|      +--------------------B
  |      |      |
  |      +-46.0-|             +------F
  |             |      +-75.0-|
  |             +-49.0-|      +------E
  |                    |
  |                    +-------------D
  |
  +----------------------------------C

Реальные данные:

A	B	C	D	E	F
.	.	*	*	*	*
.	.	.	*	*	*
.	.	.	.	*	*

Результаты бутстеп-анализа:

A	B	C	D	E	F	сколько раз встречается (из 100)
.	*	.	*	*	*	46
.	.	.	*	*	*	49
.	.	.	.	*	*	75

Таким образом, видно, что 2 из 3 ветвей найдены верно. А 3яя ветвь - не совпадает с реальной, но интересно то, что программа все же выдает эту ветвь - она имеет наибольшую встречаемость среди ветвей, не отраженных в структуре дерева (28 из 100).

6.) Создание изображения своего дерева программой fdrawtree