Филогенетическая сеть
Филогенетическая сеть — это любой график , используемый для визуализации эволюционных связей ( абстрактно или явно). [1] между нуклеотидными последовательностями , генами , хромосомами , геномами или видами . [2] такие события ретикуляции, как гибридизация , горизонтальный перенос генов , рекомбинация или дупликация и утрата генов Они используются, когда предполагается, что задействованы . Они отличаются от филогенетических деревьев явным моделированием сильно связанных сетей посредством добавления гибридных узлов (узлов с двумя родительскими узлами) вместо только узлов дерева (иерархия узлов, каждый из которых имеет только одного родителя). [3] Филогенетические деревья представляют собой подмножество филогенетических сетей. Филогенетические сети можно вывести и визуализировать с помощью такого программного обеспечения, как SplitsTree . [4] R-пакет, фангорн, [5] [6] и, совсем недавно, Дендроскоп . Стандартный формат представления филогенетических сетей — это вариант формата Ньюика , который расширен для поддержки как сетей, так и деревьев. [7]
Многие виды и подклассы филогенетических сетей были определены на основе биологического явления, которое они представляют, или на основе каких данных они построены (сети гибридизации, обычно построенные из корневых деревьев, графы предковой рекомбинации (ARG) из бинарных последовательностей, медианные сети из набора расщепления , оптимальные реализации и ретикулограммы из матрицы расстояний ) или ограничения для получения вычислительно решаемых задач (деревья с галлами и их обобщения, филогенетические сети уровня k, филогенетические сети дочерних деревьев или однородных деревьев).
Микроэволюция
[ редактировать ]Филогенетические деревья также испытывают трудности с отображением микроэволюционных событий, например, географического распределения популяций ондатры или рыб данного вида среди речных сетей, поскольку не существует границ видов , которые могли бы предотвратить поток генов между популяциями. Следовательно, более общая филогенетическая сеть лучше описывает эти ситуации. [8]
Укорененный против неукорененного
[ редактировать ]- Неукорененная филогенетическая сеть
- Пусть X — множество таксонов . Некорневая филогенетическая сеть N на X — это любой неориентированный граф, листья которого биективно помечены таксонами из X.
Используется ряд различных типов неукорененных филогенетических сетей, таких как расщепленные сети и квазимедианные сети . В большинстве случаев такие сети лишь отображают отношения между таксонами, не давая информации об истории эволюции. Хотя некоторые методы создают неукорененные сети, которые можно интерпретировать как ненаправленные версии укорененных сетей, которые действительно представляют собой филогению.
- Укорененная филогенетическая сеть
- Пусть X — множество таксонов. Корневая филогенетическая сеть N на X представляет собой направленный ациклический граф , в котором множество листьев биективно помечено таксонами из X.
Укорененные филогенетические сети, подобно укоренившимся филогенетическим деревьям, дают четкое представление об истории эволюции. Это означает, что они визуализируют порядок, в котором виды расходились (видообразовались), конвергировались (гибридизировались) и переносили генетический материал (горизонтальный перенос генов).
Классы сетей
[ редактировать ] | В этом разделе отсутствует информация о том, что представляет собой каждый из трех классов; особенности популярных алгоритмов, таких как соседний. ( ноябрь 2021 г. ) |
В вычислительных целях исследования часто ограничивают внимание классами сетей: подмножествами всех сетей с определенными свойствами. Хотя вычислительная простота является основной целью, большинство этих классов также имеют биологическое обоснование. Некоторые известные классы, используемые в настоящее время в литературе по математической филогенетике, представляют собой древесно-дочерние сети, [9] древовидные сети, [10] и сети уровня k [11] [12]
Программное обеспечение для расчета филогенетических сетей
[ редактировать ]- PhyloNet : пакет программного обеспечения на основе Java, который создает филогенетические сети с учетом ILS, HGT и т. д.
- PhyloNetworks — пакет Julia для манипулирования, визуализации, вывода филогенетических сетей и их использования для эволюции признаков.
- Network , бесплатное программное обеспечение для филогенетических сетей. Network генерирует эволюционные деревья и сети на основе генетических, лингвистических и других данных.
- Программы филогении , некоторые из которых вычисляют филогенетические сети.
- Список программ для реконструкции филогенетических сетей, оценки, визуализации и т. д.
- СплитДерево
- Дендроскоп
- Вывод сети на сервере T-REX
- TCS , Филогенетические сети на основе последовательностей ДНК или нуклеотидных расстояний с использованием статистической экономии.
- NetTest , Характеристика филогенетических сетей. [13]
- фангорн: филогенетическая реконструкция и анализ
- SimPlot++ Анализ сети сходства последовательностей. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Хьюсон Д.Х., Скорнавакка К. (2011). «Обзор комбинаторных методов филогенетических сетей» . Геномная биология и эволюция . 3 : 23–35. дои : 10.1093/gbe/evq077 . ПМК 3017387 . ПМИД 21081312 .
- ^ Хьюсон Д.Х., Рупп Р., Скорнавакка К. (2010). Филогенетические сети . Издательство Кембриджского университета. Архивировано из оригинала 14 июля 2014 г. Проверено 23 марта 2010 г.
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Аренас М., Валиенте Г., Посада Д. (декабрь 2008 г.). «Характеристика сетчатых сетей, основанных на слиянии с рекомбинацией» . Молекулярная биология и эволюция . 25 (12): 2517–20. дои : 10.1093/molbev/msn219 . ПМК 2582979 . ПМИД 18927089 .
- ^ Хьюсон Д.Х., Брайант Д. (февраль 2006 г.). «Применение филогенетических сетей в эволюционных исследованиях» . Молекулярная биология и эволюция . 23 (2): 254–67. дои : 10.1093/molbev/msj030 . ПМИД 16221896 .
- ^ Шлип К., Поттс А.Дж., Моррисон Д.А., Гримм Г.В. (2017). «Переплетение филогенетических деревьев и сетей» . Методы экологии и эволюции . 8 (10): 1212–1220. дои : 10.1111/2041-210X.12760 .
- ^ Шлип КП (2018). «Пакет R: Оценка филогенетических деревьев с помощью фангорна» (PDF) .
- ^ Кардона Дж., Росселло Ф., Валиенте Дж. (декабрь 2008 г.). «Расширенный Ньюик: пришло время стандартного представления филогенетических сетей» . БМК Биоинформатика . 9 : 532. дои : 10.1186/1471-2105-9-532 . ПМЦ 2621367 . ПМИД 19077301 .
- ^ Лежандр П., Макаренков В. (апрель 2002 г.). «Реконструкция биогеографических и эволюционных сетей с использованием ретикулограмм» . Систематическая биология . 51 (2): 199–216. дои : 10.1080/10635150252899725 . ПМИД 12028728 .
- ^ Кардона Дж., Росселло Ф., Валиенте Дж. (октябрь 2009 г.). «Сравнение филогенетических сетей древесных детей». Транзакции IEEE/ACM по вычислительной биологии и биоинформатике . 6 (4): 552–69. arXiv : 0708.3499 . дои : 10.1109/TCBB.2007.70270 . hdl : 2117/7146 . ПМИД 19875855 . S2CID 405065 .
- ^ Фрэнсис А.Р., Стил М (сентябрь 2015 г.). «Какие филогенетические сети представляют собой просто деревья с дополнительными дугами?» . Систематическая биология . 64 (5): 768–77. дои : 10.1093/sysbio/syv037 . ПМЦ 4538883 . ПМИД 26070685 .
- ^ Чой С., Янссон Дж., Садакане К., Сунг В.К. (20 мая 2005 г.). «Вычисление максимального согласия филогенетических сетей» . Теоретическая информатика . Обнаружение паттернов в постгеноме. 335 (1): 93–107. дои : 10.1016/j.tcs.2004.12.012 . ISSN 0304-3975 .
- ^ «ISIPhyNC — Информационная система включений классов филогенетической сети» . phylnet.univ-mlv.fr . Проверено 13 июня 2019 г.
- ^ Аренас М., Патрисио М., Посада Д., Валиенте Дж. (май 2010 г.). «Характеристика филогенетических сетей с помощью NetTest» . БМК Биоинформатика . 11 : 268. дои : 10.1186/1471-2105-11-268 . ПМК 2880032 . ПМИД 20487540 .
- ^ Самсон, Стефан; Господи, Этьен! Макаренков Владимир (26 мая 2022 г.). «SimPlot++: приложение Python для представления сходства последовательностей и обнаружения рекомбинации». Биоинформатика . 38 (11): 3118–3120. arXiv : 2112.09755 . doi : 10.1093/биоинформатика/btac287 . ПМИД 35451456 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Макаренков В, Кеворков Д, Лежандр П (январь 2006 г.). «Подходы к построению филогенетических сетей». (PDF) . Прикладная микология и биотехнология . Том. 6. Эльзевир. стр. 61–97. Архивировано из оригинала (PDF) 14 декабря 2004 г.
| Соответствующие поля | ||
|---|---|---|
| Основные понятия | ||
| Методы вывода | ||
| Текущие темы | ||
| Групповые черты | ||
| Типы групп | ||
| Номенклатура | ||
