Rozdiel medzi UPGMA a susedným stromom spojenia

kľúčový rozdiel medzi UPGMA a susedným spojovacím stromom je typ fylogenetického stromu, ktorý je výsledkom každej metódy. UPGMA je technika vytvárania zakoreneného fylogenetického stromu, zatiaľ čo strom spájajúci sused je technika vytvárania nekoreňovaného fylogenetického stromu.

Fylogenetické stromy sú stromové diagramy, ktoré ukazujú vývojové vzťahy medzi organizmami. Fylogenetický strom môže mať rôzne topológie v závislosti od techniky použitej pri stavbe stromu. UPGMA a susedný strom sú dve hlavné metódy, ktoré vytvárajú fylogenetické stromy.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je UPGMA 
3. Čo je to strom spájajúci sused
4. Podobnosti medzi UPGMA a susedným stromom spájajúcim susedov
5. Porovnanie vedľa seba - Spojovací strom UPGMA verzus susedný strom v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie

Čo je UPGMA?

V bioinformatike existujú rôzne techniky zhlukovania. UPGMA je skratka pre Metóda aritmetický priemer neváženej dvojice. Je to metóda hierarchického zoskupovania. Metódu zaviedli Sokal a Michener. Je to najrýchlejšia technika, ktorá vytvára fylogenetický strom. Výsledný fylogenetický strom je zakorenený fylogenetický strom so spoločným predkom.

Pri kreslení fylogenetického stromu pomocou metódy UPGMA považuje vývojové rýchlosti za rovnaké pre všetky línie. Toto je dôležitý predpoklad vytvorený v technike UPGMA. Toto je však tiež hlavnou nevýhodou tejto techniky, pretože rýchlosť mutácie sa pri stavbe stromu nezohľadňuje. Namiesto toho predpokladá rýchlosť mutácie ako konštantu. Ďalej sa táto hypotéza nazýva „hypotéza molekulárnych hodín“. Preto v skutočnom kontexte nemusí byť fylogenetický strom vytvorený metódou UPGMA presný a spoľahlivý.

Obrázok 01: Fylogenetický strom zostavený z UPGMA

Metóda UPGMA zvažuje párové vzdialenosti na vytvorenie fylogenetického stromu. Spočiatku je každý druh zhlukom a dva také zhluky s najmenšou evolučnou vzdialenosťou tvoria pár. Závisí preto od matice vzdialenosti. Algoritmické výrazy hrajú hlavnú úlohu pri interpretácii údajov fylogenetického stromu nakresleného metódou UPGMA..

Čo je sused spájajúci strom?

Susedský pripájací strom je ďalšou zoskupovacou technikou používanou na výrobu fylogenetického stromu. Naruya Saitou a Masatoshi Nei boli priekopníkmi pri zavádzaní tejto metódy. Táto technika vytvára na rozdiel od UPGMA nekoreňovaný strom. Zhlukovanie v tejto metóde sa navyše nespolieha na ultrametrické vzdialenosti. Pri konštrukcii fylogenetického stromu však berie do úvahy variácie vývojových mier. Takto sú medzi stromami nakreslenými touto technikou variácie. Táto metóda preto používa špeciálne matematické algoritmy na hodnotenie týchto variácií.

Obrázok 02: Fylogenetický strom nakreslený metódou spájania susedov

Pri stavbe stromov sa pri tejto metóde zohľadňujú vzdialenosti medzi každou rodokmeňom osobitne. Každá línia sa pripája k novovybudovanému uzlu stromu. Všetky tieto uzly sa pripájajú k centrálnemu uzlu. Preto, keď sa objaví nový uzol, vzdialenosť od centrálneho uzla k novému uzlu je dôležitá a vypočítava sa pomocou algoritmov. Tieto algoritmické údaje rozhodujú o umiestnení nového uzla.

Aké sú podobnosti medzi UPGMA a susedným spojovacím stromom?

• Pri konštrukcii fylogenetických stromov sa pri obidvoch metódach používajú zhlukovacie techniky.
• Okrem toho si obe metódy vyžadujú použitie matematických algoritmov na interpretáciu fylogenetického stromu.
• Dáta o sekvencii DNA hrajú dôležitú úlohu v oboch metódach.
• Výsledkom oboch metód je metóda zoskupovania zdola nahor.
• Okrem toho je možná analýza veľkých súborov údajov pomocou oboch techník.
• Štatistická analýza údajov môže byť použitá pre oba typy stromov pomocou metódy bootstrap.
• Obe hrajú dôležitú úlohu pri klasifikácii a identifikácii organizmov.
• Okrem toho obe metódy poskytujú údaje o evolučných vzťahoch organizmov.

Aký je rozdiel medzi UPGMA a spojovacím stromom susedov?

Kľúčový rozdiel medzi stromom UPGMA a susedom spájajúcim strom závisí od typu zostrojeného stromu. UPGMA teda produkuje zakorenený strom, zatiaľ čo susedný strom vytvára nekoreňovaný strom. Okrem toho je UPGMA menej spoľahlivou metódou, zatiaľ čo strom spájania susedov je spoľahlivou metódou ako UPGMA. Toto je ďalší rozdiel medzi UPGMA a susedným stromom.

Nižšie uvedená informačná grafika sumarizuje rozdiel medzi stromom UPGMA a susedným stromom.

Zhrnutie - UPGMA vs Neighbor Joining Tree

Metódy UPGMA a susedné spájanie stromov sú dve techniky, ktoré sú dôležité pri stavbe fylogenetického stromu. Zatiaľ čo metóda UPGMA nezohľadňuje vývojovú rýchlosť, metóda spájania susedov to berie do úvahy pri stavbe stromu. Zložitosť a spoľahlivosť fylogenetického stromu vyplývajúceho z metódy stromu NJ je teda vysoká. Nie je to však také rýchle, ako metóda UPGMA. Kľúčový rozdiel medzi UPGMA a susednými stromami sa navyše spolieha na typ stromu, ktorý je výsledkom každej techniky. UPGMA vedie k zakorenenému fylogenetickému stromu, zatiaľ čo metóda susedného spojenia so stromom vedie k zakorenenému fylogenetickému stromu.

referencie:

1. Pavlopoulos, Georgios A, a kol. „Referenčná príručka pre analýzu a vizualizáciu stromov.“ Ťažba BioData, BioMed Central, 22. februára 2010, k dispozícii tu.

S láskavým dovolením:

1. „Korene stromu fylogenédy CCDC138“ Autor: Kokxx012, anglická Wikipedia (CC BY-SA 3.0) prostredníctvom Wikipédie
2. “Obrázok 5” PLOS ONE PHYLOGENY (CC BY 2.0) prostredníctvom Flickr