Дистанционные методы построения филогенетических деревьев

Первым этапом построения филогенетического дерева с помощью дистанционных методов является установление попарных эволюционных дистанций между анализируемыми последовательностями, представляемых в виде матрицы дистанций. таким образом, при построении дерева с помощью любого дистанционного метода важен выбор эволюционной модели, оптимального метода расчета эволюционных дистанций между последовательностями. Дистанционные методы позволяют строить филогенетические деревья на основе других, непрямых, данных о генетических дистанциях между анализируемыми последовательностями – таких, как данные ДНК-гибридизации, рестрикционного анализа, иммунной реактивности и т.д., необходимо лишь представить эти данные в виде матрицы дистанций. После этого матрица дистанций переводится в графический формат – собственно дерево – с использованием различных алгоритмов.

Для этой операции предложено множество подходов. Отметим, что конкретные алгоритмы одного и того же метода построения деревьев (и дистанционных методов, и методов анализа дискретных признаков), использованные в различных компьютерных программах, могут несколько отличаться друг от друга.

Алгоритмы филогенетических методов в принципе одинаковы для нуклеотидных и аминокислотных последовательностей.

Самым простым дистанционным методом построения филогенетических деревьев является метод невзвешенного попарного группирования со средним арифметическим UPGMA (unweighted pair group method with arithmetic mean). Необходимым условием использования данного метода является постоянная скорость эволюции исследуемых нуклеотидных последовательностей. При неравномерной скорости эволюции последовательностей (несоответствие модели молекулярных часов) метод UPGMA может приводить к ошибкам в топологии дерева.

К дистанционным методам относятся также метод трансформированной дистанции, метод минимума эволюции и метод присоединения соседей.

2.3.3. Методы анализа дискретных признаков

В отличие от дистанционных методов филогенетического анализа, базирующихся на анализе эволюционных дистанций между последовательностями, методы анализа дискретных признаков рассматривают различия между последовательностями в конкретных позициях. целью методов анализа дискретных признаков является реконструкция сценария, наиболее вероятно объясняющего порядок конкретных нуклеотидных замен (аминокислотных замещений) в эволюционной истории анализируемой группы последовательностей. Наиболее распространенными методами анализа дискретных признаков являются методы максимальной экономии (maximum parsimony) и максимального правдоподобия (maximum likelihood).