Kluczową różnicą między UPGMA a sąsiednim drzewem łączącym jest typ drzewa filogenetycznego wynikający z każdej metody. UPGMA to technika konstruowania ukorzenionego drzewa filogenetycznego, podczas gdy sąsiednie drzewo łączące to technika konstruowania nieukorzenionego drzewa filogenetycznego.
Drzewa filogenetyczne to podobne do drzew diagramy, które pokazują ewolucyjne relacje między organizmami. Drzewo filogenetyczne może mieć różne topologie w zależności od techniki użytej do budowy drzewa. UPGMA i drzewo łączenia sąsiadów to dwie główne metody budowania drzew filogenetycznych.
Co to jest UPGMA?
W bioinformatyce istnieją różne techniki grupowania. UPGMA oznacza metodę grup nieważonych par i średnią arytmetyczną. Jest to hierarchiczna metoda grupowania. Metodę wprowadzili Sokal i Michener. Jest to najszybsza technika, która rozwija drzewo filogenetyczne. Powstałe drzewo filogenetyczne to ukorzenione drzewo filogenetyczne o wspólnym przodku.
Podczas rysowania drzewa filogenetycznego metodą UPGMA, tempo ewolucji jest takie samo dla wszystkich linii. Jest to więc ważne założenie przyjęte w technice UPGMA. Jest to jednak również główna wada tej techniki, ponieważ szybkość mutacji nie jest brana pod uwagę podczas konstrukcji drzewa. Zamiast tego zakłada stałą szybkość mutacji. Co więcej, ta hipoteza jest określana jako „hipoteza zegara molekularnego”. Dlatego w rzeczywistym kontekście drzewo filogenetyczne zbudowane z metody UPGMA może nie być dokładne i wiarygodne.
Rysunek 01: Drzewo filogenetyczne narysowane z UPGMA
Metoda UPGMA uwzględnia odległości w parach, aby stworzyć drzewo filogenetyczne. Początkowo każdy gatunek jest gromadą, a dwa takie gromady o najmniejszej odległości ewolucyjnej tworzą parę. Dlatego zależy to od macierzy odległości. Wyrażenia algorytmów odgrywają główną rolę w interpretacji danych z drzewa filogenetycznego sporządzonego metodą UPGMA.
Czym jest drzewo łączące sąsiadów?
Neighbor Joining Tree to kolejna technika grupowania wykorzystywana do tworzenia drzewa filogenetycznego. Pionierami we wprowadzeniu tej metody byli Naruya Saitou i Masatoshi Nei. Technika ta wytwarza nieukorzenione drzewo, w przeciwieństwie do UPGMA. Ponadto klasteryzacja w tej metodzie nie opiera się na odległościach ultrametrycznych. Jednak podczas konstruowania drzewa filogenetycznego uwzględnia zmienność tempa ewolucji. Tak więc istnieją różnice w drzewach narysowanych tą techniką. Dlatego metoda ta wykorzystuje specjalne algorytmy matematyczne do oceny tych zmian.
Rysunek 02: Drzewo filogenetyczne narysowane metodą łączenia sąsiadów
Podczas konstruowania drzew, ta metoda uwzględnia odległości między poszczególnymi rodami oddzielnie. Każda linia łączy się z nowo skonstruowanym węzłem w drzewie. Wszystkie te węzły dołączają do węzła centralnego. Dlatego też, gdy pojawia się nowy węzeł, odległość od węzła centralnego do nowego węzła jest ważna i jest obliczana za pomocą algorytmów. Te dane algorytmiczne decydują o umieszczeniu nowego węzła.
Jakie są podobieństwa między UPGMA i Neighbor Joining Tree?
- Obie metody wykorzystują techniki grupowania podczas konstruowania drzew filogenetycznych.
- Ponadto obie metody wymagają użycia algorytmów matematycznych do interpretacji drzewa filogenetycznego.
- Dane sekwencji DNA odgrywają ważną rolę w obu metodach.
- Obie metody dają w rezultacie metodę grupowania oddolnego.
- Ponadto analiza dużych zbiorów danych jest możliwa przy użyciu obu technik.
- Statystyczną analizę danych można zastosować dla obu typów drzew przy użyciu metody bootstrap.
- Oba odgrywają ważną rolę w klasyfikacji i identyfikacji organizmów.
- Ponadto obie metody dostarczają danych na temat ewolucyjnych powiązań organizmów.
Jaka jest różnica między UPGMA a sąsiednim drzewem łączącym?
Kluczowa różnica między UPGMA a sąsiednim drzewem łączącym zależy od typu zbudowanego drzewa. Tak więc UPGMA tworzy drzewo ukorzenione, podczas gdy drzewo łączące sąsiada tworzy drzewo nieukorzenione. Co więcej, UPGMA jest mniej niezawodną metodą, podczas gdy dołączanie sąsiada do drzewa jest niezawodną metodą niż UPGMA. Jest to więc kolejna różnica między UPGMA a sąsiadem dołączającym do drzewa.
Poniższa grafika informacyjna podsumowuje różnicę między UPGMA a drzewem dołączania sąsiadów.
Podsumowanie – UPGMA vs. Neighbor Joining Tree
UPGMA i metody łączenia drzew sąsiednich to dwie techniki, które są ważne podczas budowy drzewa filogenetycznego. Podczas gdy metoda UPGMA nie uwzględnia tempa ewolucji, metoda łączenia sąsiadów uwzględnia je podczas budowy drzewa. Zatem złożoność i wiarygodność drzewa filogenetycznego wynikającego z metody drzewa NJ jest wysoka. Jednak nie jest tak szybka jak metoda UPGMA. Co więcej, kluczowa różnica między UPGMA a sąsiednim drzewem dołączającym zależy od typu drzewa wynikającego z każdej techniki. UPGMA daje w wyniku zakorzenione drzewo filogenetyczne, podczas gdy metoda łączenia sąsiada z drzewem skutkuje nieukorzenionym drzewem filogenetycznym.
