Forskellen mellem UPGMA og nabosamlingstræ

Det vigtigste forskel mellem UPGMA og nabosamlingen træ er typen af ​​det fylogenetiske træ, der er resultatet af hver metode. UPGMA er teknikken til at konstruere et rodfæstet fylogenetisk træ, mens naboens sammenføjningstræ er teknikken til at konstruere et urettet filogenetisk træ.

Filogenetiske træer er trælignende diagrammer, der viser evolutionære forhold mellem organismer. Et fylogenetisk træ kan have forskellige topologier afhængigt af den teknik, der bruges til trækonstruktion. UPGMA og nabosammenhængende træ er to hovedmetoder, der bygger fylogenetiske træer.

INDHOLD

1. Oversigt og nøgleforskel
2. Hvad er UPGMA 
3. Hvad er nabosammenhængende træ
4. Ligheder mellem UPGMA og nabostift
5. Sammenligning side ved side - UPGMA vs nabo, der sammenføjningstræ i tabelform
6. Resume

Hvad er UPGMA?

I bioinformatik er der forskellige klyngeteknikker. UPGMA står for Uvægtet pargruppemetode og aritmetisk gennemsnit. Det er en hierarkisk grupperingsmetode. Metoden blev introduceret af Sokal og Michener. Det er den hurtigste teknik, der udvikler et fylogenetisk træ. Det resulterende fylogenetiske træ er et rodfæstet fylogenetisk træ med en fælles stamfar.

Når man tegner et fylogenetisk træ ved hjælp af UPGMA-metoden, betragter det udviklingshastighederne som de samme for alle linjer. Dette er således en vigtig antagelse fra UPGMA-teknikken. Dette er imidlertid også den største ulempe ved teknikken, da mutationshastighed ikke overvejes under trækonstruktionen. I stedet antager den mutationsgraden som en konstant. Yderligere betegnes denne hypotese som ”Molekylær urhypotese”. Derfor er det filogenetiske træ konstrueret ud fra en UPGMA-metode muligvis ikke nøjagtigt og pålideligt i den reelle sammenhæng.

Figur 01: Et fylogenetisk træ tegnet fra UPGMA

UPGMA-metoden overvejer parvise afstande for at fremstille et fylogenetisk træ. Oprindeligt er hver art en klynge, og to sådanne klynger med den mindste evolutionære afstand danner et par. Derfor afhænger det af afstandsmatrixen. Algoritmeudtryk spiller en vigtig rolle i fortolkningen af ​​dataene fra et fylogenetisk træ tegnet ved hjælp af UPGMA-metoden.

Hvad er nabosamlingen træ??

Nejrforbundende træ er en anden klyngeteknik, der bruges til at fremstille et fylogenetisk træ. Naruya Saitou og Masatoshi Nei var pionererne i introduktionen af ​​metoden. Teknikken producerer et ubehandlet træ i modsætning til UPGMA. Yderligere er klyngen i denne metode ikke afhængig af ultrametriske afstande. Den overvejer imidlertid variationen i de udviklingshastigheder, når man bygger det fylogenetiske træ. Der er således variationer i træerne, der tegnes ved hjælp af denne teknik. Derfor bruger denne metode specielle matematiske algoritmer til at vurdere disse variationer.

Figur 02: Et fylogenetisk træ trukket ud fra nabosamlingsmetoden

Ved konstruktion af træerne tager denne metode afstandene mellem hver afstamning separat. Hver afstamning slutter sig til den nykonstruerede knude i træet. Alle disse knudepunkter slutter sig til den centrale knude. Når der vises en ny knude, er afstanden fra den centrale knude til den nye knude derfor vigtig og beregnes ved hjælp af algoritmerne. Disse algoritmiske data bestemmer placeringen af ​​den nye knude.

Hvad er lighederne mellem UPGMA og nabosammenhængende træ?

• Begge metoder bruger klyngeteknikker ved konstruktion af fylogenetiske træer.
• Derudover kræver begge metoder brugen af ​​matematiske algoritmer til at fortolke det fylogenetiske træ.
• DNA-sekvensdata spiller en vigtig rolle i begge metoder.
• Begge metoder resulterer i en bottom-up klyngemetode.
• Desuden er analyse af store datasæt mulig ved anvendelse af begge teknikker.
• Statistisk dataanalyse kan anvendes til begge typer træer ved hjælp af bootstrap-metoden.
• Begge spiller en vigtig rolle i klassificeringen og identificeringen af ​​organismer.
• Derudover giver begge metoder data om organismernes evolutionære forhold.

Hvad er forskellen mellem UPGMA og nabosammenhængende træ?

Den vigtigste forskel mellem UPGMA og naboens sammenføjning med træ afhænger af den konstruerede trætype. Så UPGMA producerer et rodfæstet træ, mens naboen, der slutter sig til træet, producerer et ubehandlet træ. Derudover er UPGMA en mindre pålidelig metode, mens nabo, der slutter sig til træ, er en pålidelig metode end UPGMA. Så dette er en anden forskel mellem UPGMA og naboens sammenføjningstræ.

Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem UPGMA og naboens sammenføjningstræ.

Sammendrag - UPGMA vs nabosammenhængende træ

UPGMA og nabosamling af træmetoder er to teknikker, der er vigtige under konstruktionen af ​​et fylogenetisk træ. Mens UPGMA-metoden ikke tager højde for udviklingshastigheden, overvejer nabosammensætningsmetoden den under trækonstruktionen. Således er kompleksiteten og pålideligheden af ​​det fylogenetiske træ, der følger af NJ-træmetoden, høj. Det er dog ikke så hurtigt som UPGMA-metoden. Derudover afhænger nøgleforskellen mellem UPGMA og naboens sammenføjning med træetypen som følge af hver teknik. UPGMA resulterer i et rodfæstet fylogenetisk træ, mens naboen, der slutter sig til træmetoden, resulterer i et urørt filogenetisk træ.

Reference:

1. Pavlopoulos, Georgios A, et al. "En referencevejledning til træanalyse og visualisering." BioData Mining, BioMed Central, 22. februar 2010, tilgængelig her.

Billede høflighed:

1. “CCDC138 rodfæstet filogenetræ” Af Kokxx012 på engelsk Wikipedia (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Figur 5” Af PLOS ONE PHYLOGENY (CC BY 2.0) via Flickr