Molekularna Analiza Filogenetyczna

Filogenetyka – to nauka o relacjach ewolucyjnych.
Celem analizy filogenetycznej jest wysuwanie
wniosków na temat relacji ewolucyjnych oraz ich
szacowanie.

Molekularna Analiza Filogenetyczna

Trzy podstawowe założenia w filogenezie:

1. Każda grupa organizmów pokrewnych ma wspólnego przodka

2. Filogeneza ma charakter rozwidlający się

3. Zmiany w cechach pojawiają się

w liniach filogenetycznych z upływem czasu

Trzy podstawowe założenia w filogenezie:

1. Każda grupa organizmów pokrewnych ma wspólnego przodka

2. Filogeneza ma charakter rozwidlający się

3. Zmiany w cechach pojawiają się

w liniach filogenetycznych z upływem czasu

Molekularna Analiza Filogenetyczna

Cztery etapy analizy danych filogenetycznych

Zestawienie sekwencji homologicznych (CLUSTAL W – metoda tworząca dopasowanie
sekwencji wykorzystująca kryteria filogenetyczne, związane z tworzeniem
drzewa przewodniego). Drzewa filogenetyczne są tak dobre jak dobre jest dopasowanie
sekwencji homologicznych. Dlatego też utworzone dopasowania sekwencji powinny
byś weryfikowane manualnie poprzez wprowadzanie albo usuwanie błędnie wstawionych
przerw.

Określenie modelu substytucji z wykorzystaniem macierzy PAM i BLOSUM. Dla sekwencji
bardziej odległych stosuje się macierze BLOSUM, natomiast macierze PAM są odpowiednie
dla sekwencji bardziej podobnych.

Utworzenie drzewa:
- Metody oparte na odległości
- Metody oparte na cechach

Analiza i ocena drzewa filogenetycznego.

Tworzenie drzewa

filogenetycznego

Tworzenie drzewa

filogenetycznego

Metody oparte na odległości: określają liczbę różnic między dwoma

sekwencjami. Różnice te odpowiadają odległości ewolucyjnej.
Sekwencje są grupowane od najbardziej do najmniej
podobnych.

Zestawienie sekwencji -> odległość ewolucyjna -> jedno

optymalne drzewo

Metoda średnich połączeń

Metoda przyłączania sąsiada

Metoda Fitch-Margoliash

Metoda minimalnych odległości

Metody oparte na cechach: oceniają wiarygodność pozycji każdego

aminokwasu w dopasowaniu sekwencji.

Zestawienie sekwencji -> wiele optymalnych

drzewo

Metoda parsymonii (największej oszczędności)

Metoda największej wiarygodności

Metody oparte na odległości: określają liczbę różnic między dwoma

sekwencjami. Różnice te odpowiadają odległości ewolucyjnej.
Sekwencje są grupowane od najbardziej do najmniej
podobnych.

Zestawienie sekwencji -> odległość ewolucyjna -> jedno

optymalne drzewo

Metoda średnich połączeń

Metoda przyłączania sąsiada

Metoda Fitch-Margoliash

Metoda minimalnych odległości

Metody oparte na cechach: oceniają wiarygodność pozycji każdego

aminokwasu w dopasowaniu sekwencji.

Zestawienie sekwencji -> wiele optymalnych

drzewo

Metoda parsymonii (największej oszczędności)

Metoda największej wiarygodności

Analiza i ocena drzewa filogenetycznego

Składowe drzewa filogenetycznego:

- klad – jest taksonem moofiletycznym tzn. jest to grupa organizmów lub genów/białek
które posidają ostatniego

wspólnego przodka dla wszystkich członków danej grupy. Takson obejmuje on
wszystkich potomków wspólnego przodka gdzie takson określa się grupa jako
organizmów na tyle do siebie podobnych, że można ją wyróżnić i zaklasyfikować do
jakiejś kategorii systematycznej. Mianem taksonu określa się te organizmy, które

wyróżniają się konkretną cechą, na tyle charakterystyczną, że na jej podstawie

można je zaszeregować do konkretnej kategorii.

-węzeł – miejsce rozwidlenia gałęzi.

-Gałąź – odpowiada dywergencji organizmów/genów/białek, i jeśli jej długość jest
zróżnicowana to może ona określać odległość filogenetyczną między sekwencjami, np.: #2
i 3 jest mniejsza niż między sekwencja #1 i 3.

Składowe drzewa filogenetycznego:

- klad – jest taksonem moofiletycznym tzn. jest to grupa organizmów lub genów/białek
które posidają ostatniego

wyróżniają się konkretną cechą, na tyle charakterystyczną, że na jej podstawie

można je zaszeregować do konkretnej kategorii.

-węzeł – miejsce rozwidlenia gałęzi.

Klad

Węzeł – często określa hipotetycznego przodka

Gałąź

Analiza i ocena drzewa filogenetycznego

Rodzaje
drzew

Drzewo
ukorzenione

Drzewo
nieukorzenione

Drzewo ukorzenione - ilustruje przewidywaną
odległość, w skali ewolucji, od wspólnego przodka ewolucji
wszystkich kladów. Odeległość ewolucyjna określana jest
zazwyczaj ilością substutucji w białku.

Drzewo nieukorzenione – nie określa odległości
Ewolucyjnej oraz nie odnosi się do wspólnego
Przodka.

Fylologram

Kladogram