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不同方法的进化树分析

发布时间:2024-10-20 09:39:52

㈠ 进化树构建方法的选取

比较几种主要的构树方法,一般情况下,若有合适的 分子进化模型 可供选择,用 最大似然法(ML) 构树获得的结果较好;对于 近缘物种序列 ,通常情况下使用 最大简约法(MP) ;而对于 远缘物种序列 ,一般使用 邻接法(NJ)或最大似然法(ML) 。对于 相似度很低的序列 ,邻接法往往出现长枝吸引(branch attraction)现象,有时严重干扰进化树的构建。对于各种方法重建进化树的准确性,Hall (2005)认为 贝叶斯法 最好,其次是 最大似然法(ML) ,然后是 最大简约法(MP) 。其实如果 序列的相似性较高 ,各种方法都会得到不错的结果,模型间的 差别也不大 。邻接法和最大似然法是需要选择模型的。蛋白质序列和DNA序列的模型选择是不同的。 蛋白质序列 的构树模型一般选择 Poissoncorrection(泊松修正) ,而 核酸序列 的构树模型一般选择 Kimura2-parameter (Kimura一2参数) 。如果对各种模型的理解并不深入,最好不要使用其他复杂的模型。参数的设置推荐使用缺省的参数。

NJ法
它的特点是重建的树相对准确,假设少,计算速度快,只得到一棵树。其缺点主要表现在将序列上的所有位点同等对待,且所分析序列的进化距离不能太大。故NJ法适用于进化距离不大,信息位点少的短序列。
MP法
适用于序列残基差别小,具有近似变异率,包含信息位点比较多的长序列。
ML法
在进化模型选择合理的情况下,ML法是与进化事实吻合最好的建树算法。其缺点是计算强度非常大,极为耗时。

㈡ 关于如何分析进化树

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

https://www.sohu.com/a/196872269_675868
系统发育树构建的基本方法有如下几种:

1、Distance-based methods 距离法:

(基于距离的方法:首先通过各个物种之间的比较,根据一定的假设(进化距离模型)推导得出分类群之间的进化距离,构建一个进化距离矩阵。进化树的构建则是基于这个矩阵中的进化距离关系。)

· Unweightedpair group method using arithmetic average(UPGMA)非加权分组平均法

· Minimum evolution(ME)最小进化法

· Neighbor joining(NJ)邻位归并法

2、Character-based methods 特征法:

(基于特征的方法:不计算序列间的距离,而是将序列中有差异的位点作为单独的特征,并根据这些特征来建树。)

· Maximum parsimony(MP) 最大简约法

· Maximum likelihood method(ML) 最大似然法

距离标尺: 进化树可以显示序列的差异度,这里的标尺就可以当做为进化树的“比例尺”。

分支长度: 在树形结构中,枝长累积距离越近的样本差异越小,反之差异越大。比如OTU16与Nitrosospira multiformis的差异度是A1+A2,OTU16与Nitrosospira briensis的距离是A2+A3+A4,以此类推。

自展值(Bootstrap): 刚才已经讲过关于自展值的评估方法。自展值可以显示可信度。一般低于50%的会隐去。那啥情况下会低于50%呢,两种情况,相似度太低或太高。一般来说,低自展值靠近分支末端,可能是由于相似度太高难以区分,这时建议可以换一个基因建树。如果低自展值靠近根,可能是由于相似度太低。

㈢ 进化树结构进化树

随着X-ray和NMR等实验技术的不断进步,蛋白质结构研究的进展显着,结构数据量日益庞大且精度提高,这使得结构比较成为可能。即使是一些一级序列差异极大的蛋白质,其空间结构的相似性使得结构叠合比较成为研究它们进化关系的有效手段,它揭示了结构比较在获取结构信息方面优于序列比较的特性。研究表明,蛋白质的结构保守性远超序列,即使序列有70%的变化,其折叠模式通常保持稳定,这体现了结构比较的优越性。



针对蛋白质结构比较,研究方法多样,主要包括刚体结构叠合比较和多特征结构比较。刚体叠合比较通过计算结构间的拓扑等价位点个数或Cα原子距离的均方根值构建进化树,适用于同源蛋白质结构预测的骨架结构分析。而多特征结构比较则综合考虑如物理特性、空间倾向性等指标,有时称为“类结构”进化树,适用于处理结构差异较大的蛋白质。



刚体叠合法要求高质量的晶体结构数据,但由于实际测得的结构数据有限,这种方法可能不适用于所有同源蛋白质。另外,即使同源蛋白质有相同的折叠结构,其二级结构成分也会因为进化压力而发生形变和相对移动,这可能会影响刚体叠合的结果。因此,需要发展更为灵活的确定拓扑等价位点的方法,考虑二级结构的动态变化。多特征比较工具如Phylip软件包,包含30多个程序,覆盖系统发育的各个方面,是广泛应用的系统发育工具。




(3)不同方法的进化树分析扩展阅读

进化树,英文Evolutionary Trees。在生物学中,用来表示物种之间的进化关系,又称“系统树”、“系谱树”。生物分类学家和进化论者根据各类生物间的亲缘关系的远近,把各类生物安置在有分枝的树状的图表上,简明地表示生物的进化历程和亲缘关系。在进化树上每个叶子结点代表一个物种,如果每一条边都被赋予一个适当的权值,那么两个叶子结点之间的最短距离就可以表示相应的两个物种之间的差异程度。从进化树中还可看出:生物进化有一个规律,都是从水生到陆生,从低等到高等,从简单到复杂。有相关图书一册。

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