Atšķirība starp UPGMA un kaimiņu pievienošanās koku

galvenā atšķirība starp UPGMA un kaimiņu, kas savieno koku, ir filoģenētiskā koka tips, kas izriet no katras metodes. UPGMA ir sakņu filoģenētiskā koka konstruēšanas paņēmiens, savukārt kaimiņa pievienošanās kokam ir sakne nesaistīta filoģenētiska koka konstruēšanas paņēmiens.

Filoģenētiskie koki ir kokam līdzīgas diagrammas, kas parāda evolūcijas attiecības starp organismiem. Filoģenētiskajam kokam var būt dažādas topoloģijas atkarībā no koka celtniecībā izmantotā paņēmiena. UPGMA un kaimiņu savienojošais koks ir divas galvenās filoģenētisko koku veidošanas metodes.

SATURS

1. Pārskats un galvenās atšķirības
2. Kas ir UPGMA? 
3. Kas ir kaimiņu savienojošais koks
4. Līdzības starp UPGMA un kaimiņu pievienošanās koku
5. Salīdzinājums blakus - UPGMA vs kaimiņu savienojošais koks tabulas formā
6. Kopsavilkums

Kas ir UPGMA?

Bioinformātikā ir dažādas klasterizācijas tehnikas. UPGMA nozīmē Nesvērtā pāra grupas metode un aritmētiskais vidējais. Tā ir hierarhiska grupēšanas metode. Metodi ieviesa Sokal un Michener. Tas ir ātrākais paņēmiens, kas attīsta filoģenētisko koku. Iegūtais filoģenētiskais koks ir sakņots filoģenētiskais koks ar kopēju priekšteci.

Zīmējot filoģenētisko koku, izmantojot UPGMA metodi, tas uzskata, ka evolūcijas ātrumi ir vienādi visām līnijām. Tādējādi šis ir svarīgs pieņēmums, kas izdarīts UPGMA tehnikā. Tomēr tas ir arī galvenais tehnikas trūkums, jo koka celtniecības laikā mutāciju ātrums netiek ņemts vērā. Tā vietā tā pieņem mutācijas ātrumu kā nemainīgu. Turklāt šī hipotēze tiek saukta par “molekulārā pulksteņa hipotēzi”. Tāpēc reālajā kontekstā filoģenētiskais koks, kas izveidots, izmantojot UPGMA metodi, var nebūt precīzs un uzticams.

01. attēls. Filoģenētiskais koks, kas iegūts no UPGMA

UPGMA metode ņem vērā attālumus pa pāriem, lai iegūtu filoģenētisko koku. Sākumā katra suga ir klasteris, un divas šādas kopas ar vismazāko evolūcijas attālumu veido pāri. Tāpēc tas ir atkarīgs no attāluma matricas. Algoritma izpausmēm ir liela nozīme filoģenētiskā koka datu interpretācijā, izmantojot UPGMA metodi.

Kas ir kaimiņu savienojošais koks?

Kaimiņu savienojošais koks ir vēl viena klasterizācijas tehnika, ko izmanto filoģenētiskā koka iegūšanai. Naruya Saitou un Masatoshi Nei bija metodes ieviešanas pionieri. Ar šo paņēmienu tiek iegūts nesakņots koks, atšķirībā no UPGMA. Turklāt klasifikācija šajā metodē nav atkarīga no ultrametriskiem attālumiem. Tomēr, veidojot filoģenētisko koku, tas ņem vērā evolūcijas ātrumu variācijas. Tādējādi kokos, kas novilkti, izmantojot šo paņēmienu, ir variācijas. Tāpēc, lai novērtētu šīs variācijas, šī metode izmanto īpašus matemātiskos algoritmus.

02. Attēls. Filoģenētiskais koks, kas iegūts no kaimiņu savienošanas metodes

Veidojot kokus, šī metode atsevišķi ņem vērā attālumus starp katru ciltsvietu. Katra ciltskoka pievienojas jaunkonstruētajam mezglā kokā. Visi šie mezgli pievienojas centrālajam mezglam. Tāpēc, parādoties jaunam mezglam, ir svarīgs attālums no centrālā mezgla līdz jaunajam mezglam, un to aprēķina, izmantojot algoritmus. Šie algoritmiskie dati nosaka jaunā mezgla izvietojumu.

Kādas ir līdzības starp UPGMA un kaimiņu pievienošanās koku?

• Abas metodes, veidojot filoģenētiskos kokus, izmanto klasterizācijas paņēmienus.
• Turklāt abām metodēm filoģenētiskā koka interpretācijai ir nepieciešami matemātiski algoritmi.
• Abās metodēs svarīga loma ir DNS sekvences datiem.
• Abas metodes rada klasterizācijas metodi no apakšas uz augšu.
• Turklāt, izmantojot abas metodes, ir iespējama lielu datu kopu analīze.
• Statistisko datu analīzi var izmantot abiem koku veidiem, izmantojot zābaku metodi.
• Abiem ir nozīmīga loma organismu klasificēšanā un identificēšanā.
• Turklāt abas metodes sniedz datus par organismu evolūcijas attiecībām.

Kāda ir atšķirība starp UPGMA un kaimiņu pievienošanās koku?

Galvenā atšķirība starp UPGMA un kaimiņu, kas pievienojas kokam, ir atkarīga no konstruētā koka veida. Tātad, UPGMA ražo sakņojušos koku, bet kaimiņš, kas pievienojas kokam, rada nesakņotu koku. Turklāt UPGMA ir mazāk uzticama metode, savukārt kaimiņu pievienošanās kokam ir uzticama metode nekā UPGMA. Tātad, šī ir vēl viena atšķirība starp UPGMA un kaimiņu pievienošanās koku.

Zemāk esošajā informācijas grafikā ir apkopota atšķirība starp UPGMA un kaimiņu savienojošo koku.

Kopsavilkums - UPGMA vs kaimiņu savienojošais koks

UPGMA un kaimiņu savienojošās koka metodes ir divas tehnikas, kas ir svarīgas filoģenētiskā koka celtniecības laikā. Kamēr UPGMA metode neapsver evolūcijas ātrumu, kaimiņu pievienošanās metode to ņem vērā koka celtniecības laikā. Tādējādi filoģenētiskā koka sarežģītība un uzticamība, kas izriet no NJ koka metodes, ir augsta. Tomēr tā nav tik ātra kā UPGMA metode. Turklāt galvenā atšķirība starp UPGMA un kaimiņu, kas pievienojas kokam, ir atkarīga no koka veida, kas izriet no katras tehnikas. UPGMA rezultāts ir apsakņots filoģenētiskais koks, bet kaimiņu pievienošanās kokā rezultāts ir neapsakņots filoģenētiskais koks.

Atsauce:

1. Pavlopoulos, Georgios A, et al. “Koka analīzes un vizualizācijas rokasgrāmata.” BioData Mining, BioMed Central, 2010. gada 22. februāris, pieejams šeit.

Attēla pieklājība:

1. “CCDC138 apsakņots filogēnijas koks” Autors: Kokxx012 angļu valodas Vikipēdijā (CC BY-SA 3.0), izmantojot Commons Wikimedia
2. “5. attēls”, izmantojot PLOS ONE PHYLOGENY (CC BY 2.0), izmantojot Flickr