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不同方法的進化樹分析

發布時間:2024-10-20 09:39:52

㈠ 進化樹構建方法的選取

比較幾種主要的構樹方法,一般情況下,若有合適的 分子進化模型 可供選擇,用 最大似然法(ML) 構樹獲得的結果較好;對於 近緣物種序列 ,通常情況下使用 最大簡約法(MP) ;而對於 遠緣物種序列 ,一般使用 鄰接法(NJ)或最大似然法(ML) 。對於 相似度很低的序列 ,鄰接法往往出現長枝吸引(branch attraction)現象,有時嚴重干擾進化樹的構建。對於各種方法重建進化樹的准確性,Hall (2005)認為 貝葉斯法 最好,其次是 最大似然法(ML) ,然後是 最大簡約法(MP) 。其實如果 序列的相似性較高 ,各種方法都會得到不錯的結果,模型間的 差別也不大 。鄰接法和最大似然法是需要選擇模型的。蛋白質序列和DNA序列的模型選擇是不同的。 蛋白質序列 的構樹模型一般選擇 Poissoncorrection(泊松修正) ,而 核酸序列 的構樹模型一般選擇 Kimura2-parameter (Kimura一2參數) 。如果對各種模型的理解並不深入,最好不要使用其他復雜的模型。參數的設置推薦使用預設的參數。

NJ法
它的特點是重建的樹相對准確,假設少,計算速度快,只得到一棵樹。其缺點主要表現在將序列上的所有位點同等對待,且所分析序列的進化距離不能太大。故NJ法適用於進化距離不大,信息位點少的短序列。
MP法
適用於序列殘基差別小,具有近似變異率,包含信息位點比較多的長序列。
ML法
在進化模型選擇合理的情況下,ML法是與進化事實吻合最好的建樹演算法。其缺點是計算強度非常大,極為耗時。

㈡ 關於如何分析進化樹

http://blog.sina.com.cn/s/blog_1774c102e0102y3p7.html

https://www.sohu.com/a/196872269_675868
系統發育樹構建的基本方法有如下幾種:

1、Distance-based methods 距離法:

(基於距離的方法:首先通過各個物種之間的比較,根據一定的假設(進化距離模型)推導得出分類群之間的進化距離,構建一個進化距離矩陣。進化樹的構建則是基於這個矩陣中的進化距離關系。)

· Unweightedpair group method using arithmetic average(UPGMA)非加權分組平均法

· Minimum evolution(ME)最小進化法

· Neighbor joining(NJ)鄰位歸並法

2、Character-based methods 特徵法:

(基於特徵的方法:不計算序列間的距離,而是將序列中有差異的位點作為單獨的特徵,並根據這些特徵來建樹。)

· Maximum parsimony(MP) 最大簡約法

· Maximum likelihood method(ML) 最大似然法

距離標尺: 進化樹可以顯示序列的差異度,這里的標尺就可以當做為進化樹的「比例尺」。

分支長度: 在樹形結構中,枝長累積距離越近的樣本差異越小,反之差異越大。比如OTU16與Nitrosospira multiformis的差異度是A1+A2,OTU16與Nitrosospira briensis的距離是A2+A3+A4,以此類推。

自展值(Bootstrap): 剛才已經講過關於自展值的評估方法。自展值可以顯示可信度。一般低於50%的會隱去。那啥情況下會低於50%呢,兩種情況,相似度太低或太高。一般來說,低自展值靠近分支末端,可能是由於相似度太高難以區分,這時建議可以換一個基因建樹。如果低自展值靠近根,可能是由於相似度太低。

㈢ 進化樹結構進化樹

隨著X-ray和NMR等實驗技術的不斷進步,蛋白質結構研究的進展顯著,結構數據量日益龐大且精度提高,這使得結構比較成為可能。即使是一些一級序列差異極大的蛋白質,其空間結構的相似性使得結構疊合比較成為研究它們進化關系的有效手段,它揭示了結構比較在獲取結構信息方面優於序列比較的特性。研究表明,蛋白質的結構保守性遠超序列,即使序列有70%的變化,其折疊模式通常保持穩定,這體現了結構比較的優越性。



針對蛋白質結構比較,研究方法多樣,主要包括剛體結構疊合比較和多特徵結構比較。剛體疊合比較通過計算結構間的拓撲等價位點個數或Cα原子距離的均方根值構建進化樹,適用於同源蛋白質結構預測的骨架結構分析。而多特徵結構比較則綜合考慮如物理特性、空間傾向性等指標,有時稱為「類結構」進化樹,適用於處理結構差異較大的蛋白質。



剛體疊合法要求高質量的晶體結構數據,但由於實際測得的結構數據有限,這種方法可能不適用於所有同源蛋白質。另外,即使同源蛋白質有相同的折疊結構,其二級結構成分也會因為進化壓力而發生形變和相對移動,這可能會影響剛體疊合的結果。因此,需要發展更為靈活的確定拓撲等價位點的方法,考慮二級結構的動態變化。多特徵比較工具如Phylip軟體包,包含30多個程序,覆蓋系統發育的各個方面,是廣泛應用的系統發育工具。




(3)不同方法的進化樹分析擴展閱讀

進化樹,英文Evolutionary Trees。在生物學中,用來表示物種之間的進化關系,又稱「系統樹」、「系譜樹」。生物分類學家和進化論者根據各類生物間的親緣關系的遠近,把各類生物安置在有分枝的樹狀的圖表上,簡明地表示生物的進化歷程和親緣關系。在進化樹上每個葉子結點代表一個物種,如果每一條邊都被賦予一個適當的權值,那麼兩個葉子結點之間的最短距離就可以表示相應的兩個物種之間的差異程度。從進化樹中還可看出:生物進化有一個規律,都是從水生到陸生,從低等到高等,從簡單到復雜。有相關圖書一冊。

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