Avainero UPGMA:n ja naapuriliitospuun välillä on kustakin menetelmästä johtuvan fylogeneettisen puun tyyppi. UPGMA on tekniikka juurtuneen fylogeneettisen puun rakentamiseksi, kun taas naapuriliitospuu on tekniikka juurtumattoman fylogeneettisen puun rakentamiseksi.
Fylogeneettiset puut ovat puun k altaisia kaavioita, jotka osoittavat organismien välisiä evoluutiosuhteita. Fylogeneettisellä puulla voi olla erilaisia topologioita riippuen puun rakentamiseen käytetystä tekniikasta. UPGMA ja naapuriliitospuu ovat kaksi päämenetelmää fylogeneettisten puiden rakentamiseen.
Mikä on UPGMA?
Bioinformatiikassa on erilaisia klusterointitekniikoita. UPGMA tarkoittaa painottamatonta pariryhmämenetelmää ja aritmeettista keskiarvoa. Se on hierarkkinen ryhmittelymenetelmä. Menetelmän esittelivät Sokal ja Michener. Se on nopein tekniikka, joka kehittää fylogeneettisen puun. Tuloksena oleva fylogeneettinen puu on juurtunut fylogeneettinen puu, jolla on yhteinen esi-isä.
Kun piirretään fylogeneettistä puuta UPGMA-menetelmällä, se pitää evoluutionopeudet samoina kaikissa suvuissa. Tämä on siis tärkeä UPGMA-tekniikassa tehty oletus. Tämä on kuitenkin myös tekniikan suurin haittapuoli, koska mutaationopeutta ei huomioida puun rakentamisen aikana. Sen sijaan se olettaa mutaationopeuden vakiona. Lisäksi tätä hypoteesia kutsutaan "molekyylikellon hypoteesiksi". Siksi todellisessa kontekstissa UPGMA-menetelmällä muodostettu fylogeneettinen puu ei välttämättä ole tarkka ja luotettava.
Kuva 01: Fylogeneettinen puu, joka on piirretty UPGMA:sta
UPGMA-menetelmä ottaa huomioon parittaiset etäisyydet fylogeneettisen puun tuottamiseksi. Aluksi jokainen laji on klusteri, ja kaksi sellaista klusteria, joilla on pienin evoluutionaalinen etäisyys, muodostavat parin. Siksi se riippuu etäisyysmatriisista. Algoritmilausekkeilla on tärkeä rooli UPGMA-menetelmällä piirretyn fylogeneettisen puun tietojen tulkinnassa.
Mikä on Neighbor Joining Tree?
Neighbor Joining Tree on toinen klusterointitekniikka, jota käytetään fylogeneettisen puun tuottamiseen. Naruya Saitou ja Masatoshi Nei olivat edelläkävijöitä menetelmän käyttöönotossa. Tekniikka tuottaa juurtumattoman puun, toisin kuin UPGMA. Lisäksi tämän menetelmän klusterointi ei perustu ultrametrisiin etäisyyksiin. Se kuitenkin ottaa huomioon evoluutionopeuden vaihtelun fylogeneettistä puuta rakentaessaan. Näin ollen tällä tekniikalla piirretyissä puissa on vaihtelua. Siksi tämä menetelmä käyttää erityisiä matemaattisia algoritmeja näiden muunnelmien arvioimiseen.
Kuva 02: Fylogeneettinen puu, joka on piirretty naapurin liittymismenetelmällä
Puita rakennettaessa tämä menetelmä ottaa huomioon kunkin linjan väliset etäisyydet erikseen. Jokainen linja liittyy puun juuri rakennettuun solmuun. Kaikki nämä solmut liittyvät keskussolmuun. Siksi, kun uusi solmu ilmestyy, etäisyys keskussolmusta uuteen solmuun on tärkeä ja lasketaan algoritmien avulla. Nämä algoritmiset tiedot päättävät uuden solmun sijainnin.
Mitä yhtäläisyyksiä UPGMA:n ja Neighbor Joining Treen välillä on?
- Molemmat menetelmät käyttävät klusterointitekniikoita fylogeneettisten puiden rakentamisessa.
- Lisäksi molemmat menetelmät edellyttävät matemaattisten algoritmien käyttöä fylogeneettisen puun tulkitsemiseen.
- DNA-sekvenssitiedoilla on tärkeä rooli molemmissa menetelmissä.
- Molemmat menetelmät johtavat alha alta ylös -klusterointimenetelmään.
- Lisäksi suurten tietojoukkojen analysointi on mahdollista molemmilla tekniikoilla.
- Tilastollista data-analyysiä voidaan soveltaa molemmille puutyypeille bootstrap-menetelmällä.
- Molemmat ovat tärkeässä roolissa organismien luokittelussa ja tunnistamisessa.
- Lisäksi molemmat menetelmät tarjoavat tietoa organismien evoluutiosuhteista.
Mitä eroa on UPGMA:n ja naapuriliittymispuun välillä?
Avainero UPGMA:n ja naapuriliitospuun välillä riippuu rakennetun puun tyypistä. Joten UPGMA tuottaa juurtuneen puun, kun taas naapuri yhdistää puun juurtumattoman puun. Lisäksi UPGMA on vähemmän luotettava menetelmä, kun taas naapuriliitospuu on luotettava menetelmä kuin UPGMA. Tämä on siis toinen ero UPGMA:n ja naapuriliitospuun välillä.
Alla olevassa infografiikassa on yhteenveto UPGMA:n ja naapuriliitospuun eroista.
Yhteenveto – UPGMA vs Neighbor Joining Tree
UPGMA ja naapuriliitospuumenetelmät ovat kaksi tekniikkaa, jotka ovat tärkeitä fylogeneettisen puun rakentamisen aikana. Vaikka UPGMA-menetelmä ei ota huomioon evoluutionopeutta, naapuriliitosmenetelmä ottaa sen huomioon puun rakentamisen aikana. Näin ollen NJ-puumenetelmästä johtuvan fylogeneettisen puun monimutkaisuus ja luotettavuus on korkea. Se ei kuitenkaan ole yhtä nopea kuin UPGMA-menetelmä. Lisäksi keskeinen ero UPGMA:n ja naapuriliitospuun välillä riippuu kunkin tekniikan tuloksena olevasta puutyypistä. UPGMA johtaa juurtuneeseen fylogeneettiseen puuhun, kun taas naapuriliitospuumenetelmä johtaa juurtumattomaan fylogeneettiseen puuhun.
