Supertree - Supertree - Wikipedia

A supertree je nezadaný fylogenetický strom shromážděny z kombinace menších fylogenetických stromů, které mohly být shromážděny s použitím různých datových souborů (např. morfologických a molekulárních) nebo jiného výběru taxonů.[1] Algoritmy Supertree mohou zvýraznit oblasti, kde by další data nejúčinněji vyřešila jakékoli nejasnosti.[2] Vstupní stromy nadstromu by se měly chovat jako vzorky z většího stromu.[3]

Konstrukční metody

Konstrukce superstromu se exponenciálně mění s počtem zahrnutých taxonů; proto u stromu jakékoli rozumné velikosti není možné prozkoumat každý možný nadstrom a zvážit jeho úspěšnost při kombinaci vstupních informací. Heuristický metody jsou tedy zásadní, i když tyto metody mohou být nespolehlivé; extrahovaný výsledek je často zkreslený nebo ovlivněný irelevantní charakteristikou vstupních dat.[1]

Nejznámější metodou pro konstrukci superstromů je Matrix Representation with Parsimony (MRP), ve kterém jsou stromy vstupních zdrojů reprezentovány maticemi s 0s, 1s a? S (tj. Každá hrana v každém zdrojovém stromu definuje dvojdílnou část sady do dvou nesouvislých částí, a listy na jedné straně dostanou 0, listy na druhé straně dostanou 1 a chybějící listy dostanou?) a matice jsou zřetězeny a poté analyzovány pomocí heuristiky pro maximální šetrnost.[4]Další přístup ke konstrukci supertree zahrnuje verzi MRP s maximální pravděpodobností nazvanou „MRL“ (maticová reprezentace s pravděpodobností), která analyzuje stejnou matici MRP, ale pro maximální pravděpodobnost používá heuristiku namísto maximální šetrnosti ke konstrukci supertree.

The Robinson-Foulds vzdálenost je nejpopulárnějším z mnoha způsobů měření, jak podobný je supertree se vstupními stromy. Jedná se o metriku počtu kladů ze vstupních stromů, které jsou zachovány v nadstromu. Metody optimalizace Robinson-Foulds hledají nadstrom, který minimalizuje celkové (sečtené) Robinson-Foulds rozdíly mezi (binárním) nadstromem a každým vstupním stromem.[1]

Nedávnou novinkou byla konstrukce maximálních pravděpodobností nadstromů a použití skóre pravděpodobnosti „po stromech“ k provádění testů dvou nadstromů.[5]

Mezi další metody patří přístup Min Cut Supertree,[6] Most Similar Supertree Analysis (MSSA), Distance Fit (DFIT) and Quartet Fit (QFIT), implemented in the software CLANN.[7][8]

aplikace

Nadstromy byly použity k produkci fylogenií mnoha skupin, zejména krytosemenné rostliny,[9] eukaryoty[10] a savci.[11] Rovněž byly použity na problémy většího rozsahu, jako je původ rozmanitosti, náchylnost k vyhynutí,[12] a evoluční modely ekologické struktury.[13]

Další čtení

  • Bininda-Emonds, O. R. P (2004). Fylogenetické superstromy: kombinace informací k odhalení stromu života. ISBN  978-1-4020-2328-6.
  • Bininda-Emonds, O. R. P .; Gittleman, J.L .; Steel, M. A. (2002). „(Super) Strom života: Postupy, problémy a vyhlídky“. Výroční přehled ekologie a systematiky. 33: 265–289. doi:10.1146 / annurev.ecolsys.33.010802.150511. JSTOR  3069263.

Reference

  1. ^ A b C Bansal, M .; Burleigh, J .; Eulenstein, O .; Fernández-Baca, D. (2010). „Superstromy Robinson-Foulds“. Algoritmy pro molekulární biologii. 5: 18. doi:10.1186/1748-7188-5-18. PMC  2846952. PMID  20181274.
  2. ^ "Supertree: Úvod". genom.cs.stát. edu.
  3. ^ Gordon, A. (1986). „Consensus supertrees: the syntéza kořenových stromů obsahujících překrývající se sady označených listů“. Journal of Classification. 3 (2): 335–348. doi:10.1007 / BF01894195.
  4. ^ Mark A. Ragan (1992). "Fylogenetická inference založená na maticovém vyjádření stromů". Molekulární fylogenetika a evoluce. 1 (1): 53–58. doi:10.1016 / 1055-7903 (92) 90035-F. ISSN  1055-7903. PMID  1342924.
  5. ^ Akanni, Wasiu A .; Creevey, Christopher J .; Wilkinson, Mark; Pisani, Davide (06.06.2014). „L.U.St: nástroj pro přibližnou maximální pravděpodobnost rekonstrukce stromu“. BMC bioinformatika. 15 (1): 183. doi:10.1186/1471-2105-15-183. ISSN  1471-2105. PMC  4073192. PMID  24925766.
  6. ^ Semple, C. (2000). "Metoda supertree pro zakořeněné stromy". Diskrétní aplikovaná matematika. 105 (1–3): 147–158. doi:10.1016 / S0166-218X (00) 00202-X.
  7. ^ Creevey, C. J .; McInerney, J. O. (01.02.2005). „Clann: zkoumání fylogenetických informací pomocí analýz superstromů“. Bioinformatika. 21 (3): 390–392. doi:10.1093 / bioinformatika / bti020. ISSN  1367-4803. PMID  15374874.
  8. ^ Creevey, C. J .; McInerney, J. O. (01.01.2009). „Stromy ze stromů: Konstrukce fylogenetických superstromů pomocí klanu“ (PDF). V Posada, David (ed.). Stromy ze stromů: Konstrukce fylogenetických superstromů pomocí Clann - Springer. Metody v molekulární biologii. 537. Humana Press. str. 139–161. doi:10.1007/978-1-59745-251-9_7. ISBN  978-1-58829-910-9. PMID  19378143.
  9. ^ Davies, T .; Barraclough, T .; Chase, M .; Soltis, P .; Soltis, D .; Savolainen, V. (2004). „Ohavné tajemství Darwina: Pohledy ze supertree krytosemenných rostlin“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 101 (7): 1904–1909. Bibcode:2004PNAS..101.1904D. doi:10.1073 / pnas.0308127100. PMC  357025. PMID  14766971.
  10. ^ Pisani, D .; Cotton, J .; McInerney, J. (2007). „Supertrees unbangling the chimimerical origin of eukaryotic genomes“. Molekulární biologie a evoluce. 24 (8): 1752–1760. doi:10,1093 / molbev / msm095. PMID  17504772.
  11. ^ Bininda-Emonds, O .; Cardillo, M .; Jones, K .; MacPhee, R .; Beck, R .; Grenyer, R .; Cena, S .; Vos, R .; Gittleman, J .; Purvis, A. (2007). „Zpožděný vzestup dnešních savců“. Příroda. 446 (7135): 507–512. Bibcode:2007Natur.446..507B. doi:10.1038 / nature05634. PMID  17392779.
  12. ^ Davies, T .; Fritz, S .; Grenyer, R .; Orme, C .; Bielby, J .; Bininda-Emonds, O .; Cardillo, M .; Jones, K .; Gittleman, J .; Mace, G. M .; Purvis, A. (2008). „Fylogenetické stromy a budoucnost biologické rozmanitosti savců“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 105 Suppl 1 (Supplement_1): 11556–11563. Bibcode:2008PNAS..10511556D. doi:10.1073 / pnas.0801917105. PMC  2556418. PMID  18695230.
  13. ^ Webb, C. O .; Ackerly, D. D .; McPeek, M. A .; Donoghue, M. J. (2002). "Fylogenie a ekologie Společenství". Výroční přehled ekologie a systematiky. 33: 475–505. doi:10.1146 / annurev.ecolsys.33.010802.150448.