Rozdíl mezi UPGMA a sousedním připojovacím stromem

klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním spojovacím stromem je typ fylogenetického stromu, který je výsledkem každé metody. UPGMA je technika konstrukce kořenového fylogenetického stromu, zatímco sousední strom je technika konstrukce nezakořeneného fylogenetického stromu.

Fylogenetické stromy jsou stromové diagramy, které ukazují vývojové vztahy mezi organismy. Fylogenetický strom může mít různé topologie v závislosti na technice použité pro stavbu stromu. UPGMA a sousední strom jsou dvě hlavní metody, které vytvářejí fylogenetické stromy.

OBSAH

1. Přehled a klíčový rozdíl
2. Co je UPGMA 
3. Co je to sousední strom spojování
4. Podobnosti mezi UPGMA a sousedním připojovacím stromem
5. Porovnání bok po boku - UPGMA vs Sousední spojovací strom v tabulkové formě
6. Shrnutí

Co je UPGMA?

V bioinformatice existují různé techniky shlukování. UPGMA je zkratka pro Metoda nevážené dvojice a aritmetický průměr. Je to metoda hierarchického seskupování. Metodu zavedli Sokal a Michener. Je to nejrychlejší technika, která vyvíjí fylogenetický strom. Výsledný fylogenetický strom je kořenový fylogenetický strom se společným předkem.

Při kreslení fylogenetického stromu pomocí metody UPGMA považuje vývojové rychlosti za stejné pro všechny linie. Jedná se tedy o důležitý předpoklad učiněný technikou UPGMA. To je však také hlavní nevýhoda této techniky, protože při konstrukci stromu se neuvažuje o míře mutace. Místo toho předpokládá rychlost mutace jako konstantu. Tato hypotéza se dále nazývá hypotéza „molekulárních hodin“. Proto ve skutečném kontextu nemusí být fylogenetický strom konstruovaný metodou UPGMA přesný a spolehlivý.

Obrázek 01: Fylogenetický strom nakreslený z UPGMA

Metoda UPGMA zvažuje párové vzdálenosti k vytvoření fylogenetického stromu. Zpočátku je každý druh shluk a dva takové shluky s nejmenší evoluční vzdáleností tvoří pár. Záleží tedy na matici vzdálenosti. Algoritmické výrazy hrají hlavní roli při interpretaci dat fylogenetického stromu nakresleného metodou UPGMA.

Co je to sousední strom?

Sousedský spojovací strom je další technika seskupování používaná k výrobě fylogenetického stromu. Naruya Saitou a Masatoshi Nei byli průkopníky v zavedení této metody. Tato technika vytváří na rozdíl od UPGMA strom bez kořenů. Klastrování v této metodě se navíc nespoléhá na ultrametrické vzdálenosti. Při konstrukci fylogenetického stromu však bere v úvahu změnu evolučních rychlostí. Ve stromech nakreslených touto technikou tedy existují variace. Proto tato metoda používá speciální matematické algoritmy k posouzení těchto variací.

Obrázek 02: Fylogenetický strom nakreslený metodou spojení sousedů

Při stavbě stromů tato metoda zvažuje vzdálenosti mezi každou rodokmenem samostatně. Každá linie se připojí k nově vytvořenému uzlu ve stromu. Všechny tyto uzly se připojí k centrálnímu uzlu. Proto, když se objeví nový uzel, je vzdálenost od centrálního uzlu k novému uzlu důležitá a vypočítává se pomocí algoritmů. Tato algoritmická data rozhodují o umístění nového uzlu.

Jaké jsou podobnosti mezi UPGMA a sousedním spojovacím stromem?

• Obě metody používají při vytváření fylogenetických stromů techniky shlukování.
• Navíc obě metody vyžadují použití matematických algoritmů k interpretaci fylogenetického stromu.
• Data DNA sekvence hrají důležitou roli v obou metodách.
• Výsledkem obou metod je metoda seskupování zdola nahoru.
• Navíc je možná analýza velkých datových souborů pomocí obou technik.
• Statistickou analýzu dat lze použít pro oba typy stromů pomocí metody bootstrap.
• Oba hrají důležitou roli při klasifikaci a identifikaci organismů.
• Obě metody navíc poskytují údaje o evolučních vztazích organismů.

Jaký je rozdíl mezi UPGMA a sousedním připojovacím stromem??

Klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním připojovacím stromem závisí na typu vytvořeného stromu. UPGMA tedy produkuje kořenový strom, zatímco sousední strom vytváří kořenový strom. Navíc je UPGMA méně spolehlivou metodou, zatímco sousední strom je spolehlivou metodou než UPGMA. To je další rozdíl mezi UPGMA a sousedním stromem.

Níže uvedená informační grafika shrnuje rozdíl mezi UPGMA a sousedním stromem spojování.

Shrnutí - UPGMA vs Neighbor Joining Tree

Metody UPGMA a sousedního spojení stromů jsou dvě techniky, které jsou důležité při konstrukci fylogenetického stromu. Zatímco metoda UPGMA nebere v úvahu rychlost evoluce, metoda sousedního spojení ji bere v úvahu při stavbě stromu. Složitost a spolehlivost fylogenetického stromu vyplývající z metody NJ stromu je tedy vysoká. Není to však tak rychlé jako metoda UPGMA. Klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním připojovacím stromem navíc závisí na typu stromu, který je výsledkem každé techniky. UPGMA má za následek zakořeněný fylogenetický strom, zatímco metoda sousedního spojení se stromem má za následek zakořeněný fylogenetický strom.

Odkaz:

1. Pavlopoulos, Georgios A, a kol. "Referenční příručka pro stromovou analýzu a vizualizaci." Těžba BioData, BioMed Central, 22. února 2010, k dispozici zde.

Obrázek se svolením:

1. „Kořen fylogenního stromu CCDC138“ od Kokxx012 na anglické Wikipedii (CC BY-SA 3.0) přes Commons Wikimedia
2. „Obrázek 5“ PLOS ONE PHYLOGENY (CC BY 2.0) přes Flickr