Филогенетикалық ағаштардың құрылысы

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Л. Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университеті

Жаратылыстану ғылымдары факультеті

Реферат

Орындаған: Шарман Жанель, Қаржанбай Азиза, Қалқожа Гүлмаржан, Сағындық Сәния, Садикова Эльвира, Хажайхан Жанерке, Өркен Айсулу Медеуова Зере

Группа: Биолгия - 31 Топ 2

Нұр-Сұлтан қаласы 2021ж

Жоспар:

1. Филогенетикалык агаштар н/е дендрограммалар

2. Дендрограмманы курудагы терминология

3. Тамырлы Жане тамырсыз агаштар

4. Бутак топологиясы

5. Кладограмма, филограмма, консенсус агашы

6. Таксон, базальды сызык санаттар

Филогенетикалық ағаш немесе дендрограммалар

Филогенетикалық ағаш (эволюциялық ағаш, өмір ағашы) - әр түрлі түрлер немесе ортақ арғы тегі бар басқа субъектілер арасындағы эволюциялық қатынастарды көрсететін ағаш.

Филогенетикалық ағаш барлық үш домендегі организмдердің ортақ шығу тегін көрсетеді. Бактериялар көк, эукариоттар қызыл, архейлер жасыл. Байланысты позициялардың кейбір түрлері ағаштың айналасында көрсетілген.

Филогенетикалық ағаштың шыңдары үш класқа бөлінеді: жапырақтар, түйіндер және (ең көбі бір) тамыр.

Жапырақтар - терминалдық шыңдар, яғни дәл бір жиегі бар; әрбір жапырақ тірі организмдердің қандай да бір түрін (немесе эволюцияға ұшыраған басқа объектіні, мысалы, ақуыз аймағын) білдіреді.
Әрбір түйін эволюциялық оқиғаны білдіреді: тектік түрдің екі немесе одан да көпке бөлінуі, кейіннен олар дербес эволюциялық жолмен дамыды.
Түбір барлық қарастырылатын объектілердің ортақ атасын білдіреді. Филогенетикалық ағаштың жиектері әдетте «бұтақтар» деп аталады.

«Ағаш» идеясы қарапайым формалардан күрделіге дейінгі даму процесі ретінде өмірдің алғашқы көзқарастарында пайда болды. Қазіргі эволюциялық биологтар эволюцияны суреттеу үшін ағаштарды пайдалануды жалғастыруда, өйткені олар түрлердің дамуы мен шығу тегін көрсетеді.

Филогенетикалық ағаштардың шектеулері

Гендік жолдардан немесе әртүрлі түрлердегі геном деректерінен жасалған филогенетикалық ағаштар эволюция туралы түсінік бере алатынымен, олардың елеулі шектеулері бар. Филогенетикалық ағаштар эволюциялық тарихтың нақты идеясын нақты түрде бермейді. Олар негізделген деректер шу; гендердің көлденең тасымалдануы, бір-бірімен тығыз байланысты емес түрлер арасындағы будандастыру, конвергентті эволюция және тізбектердің сақталуы - осының барлығы талдауға негіз бола алады. Осы шектеулерді болдырмау үшін PhyloCode ағаш құрылымын пайдалануды қамтымайтын бір талдау әдісін ұсынады.

Сонымен қатар, талдауда бір ғана ерекшеленетін сипаттамаға, мысалы, бір генге немесе ақуызға немесе тек морфологиялық талдауға негізделген мәселе туындайды, өйткені басқа тәуелсіз деректер көзінің негізінде құрылған мұндай ағаштар көбінесе біріншісінен басқа деректермен ерекшеленеді, сондықтан түрлер арасындағы филогенетикалық байланыстарды шығаруға көп көңіл бөлу керек.

Негізінде, филогенетикалық талдау ағашының туындысы бұл ерекшеленетін өте ұқсас белгілер таңдалған таксонның (яғни түр ағашының) филогенезі емес, белгілердің (яғни гендік ағаштың) филогенезін бағалау болып табылады, дегенмен ең дұрысы екеуі бірдей болуы керек.

Ағашқа жойылған түрлер енгізілгенде, олар соңғы нүктелер болып табылады, өйткені олардың кез келген бар түрдің тікелей ата-бабалары болуы екіталай.

Филогенетикалық желілер ағаштардың бифуркациясы сәйкес келмеген кезде қолданылады, өйткені осы күрделіліктерге байланысты таңдалған организмдердің эволюциялық тарихын қамту неғұрлым ретикулярлық заңдылыққа ие.

Филогенетикалық ағаштардың түрлері:

Тамырлы ағаш - таңдалған шыңы - тамыры бар ағаш. Түбір ағашын бағытталған график деп санауға болады, өйткені оның табиғи бағыты бар - тамырдан жапырақтарға дейін. Тамырлы ағаштың әрбір түйіні астындағы ағаш жапырақтарының соңғы ортақ ата-тегіне сәйкес келеді.
Тамырсыз ағашта тамыр болмайды және ортақ атаның болжамды позициясы жоқ жапырақтардың байланысын көрсетеді. Тамырсыз ағаштарды қарастыру қажеттілігі көбінесе эволюция бағытына қарағанда түйіндер арасындағы байланыстарды қалпына келтіру оңайырақ болатындығынан туындайды. Тамырсыз ағашты тамырлы ағашқа айналдырудың ең сенімді әдісі (ол үшін сіз түйіндердің бірін түбір деп жариялауыңыз керек немесе тамырдан шыққан бұтақтардың бірін екіге бөлуіңіз керек) сенімді «сыртқы топты пайдалану» болып табылады. « түрлер - түрлердің біріктірілген жиынтығы үшін ағаштың топологиясын сенімді қалпына келтіру үшін бізді қызықтыратын түрлер жиынтығына жеткілікті жақын, бірақ сонымен бірге олар бөлек топ болып табылады. Кейде түбірдің орнын зерттелетін объектілердің (түрлердің, белоктардың және т. б. ) табиғаты туралы кез келген қосымша білім негізінде болжауға болады.

Тамырлы және тамырсыз филогенетикалық ағаш бифуркацияланған немесе қос емес, сондай-ақ таңбаланған немесе белгіленбеген болуы мүмкін. Бифуркациялық ағашта әрбір түйіннің дәл үш тармағы болады (тамырлы ағаш жағдайында бір кіретін және екі шығатын бұтақ) . Осылайша, бифуркация ағашы барлық эволюциялық оқиғалар тектік объектінің дәл екі ұрпағынан тұратынын болжайды. Төрт немесе одан да көп тармақтар бифуркациясыз ағаштың түйініне жақындай алады. Белгіленген ағаш жапырақтардың атын қамтиды, ал таңбаланбаған ағаш жай ғана топологияны көрсетеді.

Дендрограмма - филогенетикалық ағаштың схемалық бейнесінің жалпы термині.
Кладограмма - бұтақтардың ұзындығы туралы ақпаратты қамтымайтын филогенетикалық ағаш.
Филограмма (немесе фенограмма) - бұтақтардың ұзындығы туралы ақпаратты қамтитын филогенетикалық ағаш; бұл ұзындықтар кейбір сипаттаманың өзгеруін білдіреді.
Хронограмма - бұтақтардың ұзындығы эволюциялық уақытты білдіретін филограмма.

Филогенетикалық ағаштардың құрылысы

Қазіргі уақытта филогенетикалық ағаштар ақуыздар немесе нуклеин қышқылдарының (ДНҚ немесе РНҚ) тізбегі бойынша қайта құрылады.

Ағаштар арнайы есептеу (филогенетикалық) алгоритмдерін қолдана отырып, кіріс тізбегінің ерікті санына сәйкес салынған. Осы ағаш топологиясының осы (тураланған) тізбектерінің сәйкес келуінің ең сенімді өлшемі ең үлкен ықтималдылық принципіне негізделген критерий (өлшем) болып саналады. Матрицалық қашықтық әдістері, мысалы, генетикалық қашықтықты есептеу үшін бірнеше тізбекті теңестіруді қажет ететін ең жақын пайда болу әдістерін пайдалану оңай; ClustalW бағдарламасында қолданылатындар сияқты көп жолды туралау әдістері жолды туралауды да, филогенетикалық ағаштарды да орындайды. Басқа әдістер мүмкіндігінше үнемді және максималды ықтималдық сияқты шамамен әдістерді пайдаланады; Байестің жуықтауы филогенетикаға да қатысты, бірақ ол даулы. Осы әдістердің көпшілігін пайдаланып оңтайлы ағашты табу.

Ағаш салу әдістерін бірнеше негізгі критерийлер бойынша бағалауға болады:

тиімділік (жауапты есептеу қанша уақытты алады, оған қанша жады қажет)
өнімділік (алынған деректер пайдалы ма, әлде ақпарат пайдасыз ба)
табандылық (бір мәселе үлгісі үшін әр уақытта әртүрлі деректер берілсе, қайталанатын жауаптар бірдей бола ма)
қателерге төзімділік (ол қарастырылып отырған модельдің болжамдарындағы бұзушылықтарды жеңе ме)
ескертулер беру (ол дұрыс пайдаланбаған кезде, яғни үй-жай дұрыс емес екенін ескертеді ме)

Сондай-ақ, математиктердің назарына ағаш салу әдістерін ұсынуға болады. Ағаштарды Т-теориясы арқылы салуға болады.

Сонымен қатар, әдістерді «молекулярлық сағат» гипотезасының негізділігін болжайтын және болжамайтынға бөлуге болады (яғни, барлық тектік тізбектер үшін бірдей өзгеру жылдамдығы, молекулалық эволюцияның бейтарап теориясын қараңыз) . Әдістердің бірінші тобы тамыры бар ағаштарды, екіншісі, әдетте, тамырсыз ағаштарды салады. Көбінесе «молекулалық сағатты» қабылдауға жеткілікті себеп жоқ, сондықтан филогенетикалық талдауға арналған көптеген компьютерлік бағдарламалар тамыры жоқ ағаштарды шығарады.

Дендрограмманы құрудағы терминология

Филогенетикалық ағаш (эволюциялық ағаш, өмір ағашы) - ортақ ата-бабасы бар әртүрлі түрлер немесе басқа субъектілер арасындағы эволюциялық қатынастарды көрсететін ағаш.

Дендрограмма -филогенетикалық ағаштың схемалық көрінісін білдіретін жалпы термин.

Кладограмма -бұтақтардың ұзындығы туралы ақпарат жоқ филогенетикалық ағаш.

Филограмма (немесе фенограмма) - бұтақтардың ұзындығы туралы ақпаратты қамтитын филогенетикалық ағаш; бұл ұзындықтар белгілі бір сипаттаманың өзгеруін білдіреді, мысалы, гендегі мутациялар саны.

Хронограмма -бұтақтардың ұзындығы эволюциялық уақытты білдіретін филограмма.

Түйін - тектік тізбекті (түрді, популяцияны) тәелсіз дамитын екіге бөлу нүктесі. Эволюция графигінің ішкі шыңына сәйкес келеді.

Жапырақ - нақты (қазіргі объект) ; графиктің сыртқы шыңы.

Тармақ - түйіндер арасындағы немесе түйін мен жапырақ арасындағы байланыс; графиктің шыңы

Түбір - гипотетикалық ортақ

Clade - екі немес көп таксондар немесе бірізді- екеуін де қамтитын ДНҚ олардың ортақ ата-тегі және оның барлығы ұрпақтары.

Тамырлы Жане тамырсыз агаштар .

Бұтақ топологиясы

Орындаған: Садикова Эльвира, Хажайхан Жанерке

Тамырлы филогенетикалық ағаш дегеніміз не?

Тамыры бар филогенетикалық ағаш эволюциялық тарихты көрсететін пайдалы диаграмма ретінде қызмет етеді. Ол ағаштың барлық топтарының ортақ атасын білдіретін тамыр деп аталатын базальды түйінге ие. Ағаштың түбірі ағашқа кіретін барлық топтардың соңғы ортақ атасын білдіретін ағаштың ең көне нүктесі болып саналады. Демек, тамырлы ағаш эволюциялық уақыттың бағытын көрсетеді. Тамырлы ағаштың бір түрінен жалпы ата -бабаны немесе түрдің түп -тамырын базальды түйінге іздеу арқылы табуға болады. Тамырлы ағаш эволюциялық уақыттың бағытын бейнелегендіктен, оның ескі немесе жаңа топтарын табу оңай. Тамырлы ағашты организмдердің барлық топтарын зерттеу үшін қолдануға болады. Филогенетикалық ағаштың нақты тамырлануы маңызды және шешуші фактор болып табылады, себебі дәл емес тамырлау организмдер арасындағы генетикалық өзгерістер мен олардың эволюцияның бағыттылығын қате түсіндіруге әкелуі мүмкін.

Тамырланбаған филогенетикалық ағаш дегеніміз не?

Түбірсіз филогенетикалық ағаш - бұл жалпы атасы немесе базальды түйіні жоқ филогенетикалық диаграмма. Ағаштың бұл түрі қызығушылық топтарының эволюциясының пайда болуын көрсетпейді. Ол эволюциялық уақыт сызығының бағытына қарамастан организмдер арасындағы қатынасты ғана бейнелейді. Сондықтан тамырланбаған ағашты пайдаланып, уақыт бойынша топтардың эволюциялық қатынастарын зерттеу қиын.

Тамыры жоқ филогенетикалық ағашты тамырлаудың екі негізгі әдісі бар. Олар

Топты табу - бұл таксондар арасындағы қатынастар туралы алдын ала білуді талап етеді. Содан кейін топтан тыс орналасқан таксон тамырлы филогенетикалық ағашты салу үшін топ ретінде қолданыла алады.

Ортаңғы нүктені немесе қашықтықты табу - Ағаштағы ең алыс екі таксонның ортаңғы нүктесін филогенетикалық ағаштың түбірі деп қабылдауға болады.

Тамырланған және тамырланбаған филогенетикалық ағаштың айырмашылығы неде ?

Қысқаша мазмұны - Тамыры мен тамырланбаған филогенетикалық ағашы

Филогенетикалық ағаш тармақталған ағаш тәрізді диаграммаларды қолдана отырып, организмдердің эволюциялық жолдары мен байланыстарын көрсетеді. Филогенетикалық тресс тамырлы немесе тамырсыз болуы мүмкін. Тамырланған ағаштың негізінде барлық қызығушылық топтарын байланыстыратын ортақ атаны білдіретін түйін бар. Тамыры жойылмаған ағаш организмдер арасындағы қатынасты көрсетеді. Дегенмен, ол барлық топтар ортақ атаны бейнелемейді. Бұл тамырлы және тамырсыз филогенетикалық ағаштың айырмашылығы.

Бұтақ топологиясы

Топологиялық бұтақ -бұл құрылымның белгілі бір түрі, онда көптеген біріктірілген элементтер ағаштың бұтақтары ретінде орналасады. Олар әдетте корпоративті желідегі компьютерлерді немесе мәліметтер базасындағы ақпаратты ұйымдастыру үшін қолданылады.

Бұтақ топологиясы екі топологияға негізделген - шиналар мен жұлдыздар. Мұндай конфигурация кеңінен қолданылатын желілік топология болмаса да, ол белгілі бір жағдайларда қолданылады, мысалы, екі желі арасында масштабталатын иерархиялық байланыс қажет болған кезде.

Бұтақ топологиясында кез-келген байланысқан екі түйін арасында бір ғана байланыс болуы мүмкін. Кез-келген екі түйіннің бір ғана өзара байланысы болуы мүмкін болғандықтан, мұндай құрылым табиғи ата-ана-бала иерархиясын құрайды. Мысалы, компьютерлік желілерде бұтақ топологиясы жұлдызды шинаның топологиясы ретінде де белгілі, өйткені жоғарыда айтылғандай, оған Шина мен Жұлдыз конфигурациясының элементтері кіреді.

Бұтақ топологиясы - бұл иерархиялық құрылым, онда әр деңгей келесі деңгеймен байланысады және ол әдетте қазіргі деңгейден жоғары болады. Осылайша, ол бірнеше жұлдыз тәрізді құрылымдарды біріктіре алады, мысалы, желі туралы айтатын болсақ, пайдаланушыларға көптеген серверлермен қосылуға мүмкіндік береді. Мұндай иерархиялық құрылым үлкен желілерді қосудың ең жақсы нұсқасы болып саналады.

Кладограмма, филограмма, консенсус ағашы.

Кладограмма (грек. κλάδος "бұтақ, бұтақ" + γραμμα" жазба"; ағылш. cladogram) - қазіргі биологиялық жүйеленудегі негізгі ұғымдардың бірі-таксондар арасындағы туыстық қатынасты көрсететін ағаш тәрізді график.

Кладограммада терминалды топтарды (бұтақтардың ұштарында орналасқан топтар), түйіндерді (немесе шанышқыларды) және торап аралық қосылыстарды (түйіндерді қосатын сызықтар) ажыратады. Кладограмманың ақпараттық мазмұны - тармақталу тәртібімен аяқталады. Түйінаралық қосылыстардың ұзындығы да, шанышқылардың пішіні де, терминалдық топтардың орналасуының нақты нұсқасы да ешқандай ақпарат бермейді.

Филогенетикалық ағаш / филограмма (эволюциялық ағаш, өмір ағашы) - ортақ ата-бабасы бар әртүрлі түрлер немесе басқа субъектілер арасындағы эволюциялық қатынастарды көрсететін ағаш.

Филогенетикалық ағаштың шыңдары үш классқа бөлінеді: жапырақтары, түйіндері және (ең көбі бір) тамыры. Жапырақтары - бұл ақырғы шыңдар, яғни дәл бір шетінен тұрады; әр жапырақ тірі организмдердің белгілі бір түрін (немесе эволюцияға ұшыраған басқа объектіні, мысалы, ақуыз доменін) көрсетеді. Әр түйін эволюциялық оқиғаны білдіреді: ата-баба түрлерін одан әрі тәуелсіз дамыған екі немесе одан да көп түрлерге бөлінгені. Түбір барлық қарастырылған объектілердің ортақ ата-бабасын білдіреді. Филогенетикалық ағаштың қабырғалары әдетте "бұтақтар"деп аталады.

"Ағаш" идеясы өмірге деген алғашқы көзқарастарда қарапайым формалардан күрделіге дейінгі даму процесі ретінде пайда болды. Қазіргі эволюциялық биологтар эволюцияны суреттеу үшін ағаштарды қолдануды жалғастыруда, өйткені олар тірі организмдер арасындағы қатынасты айқын көрсетеді.

Филогенетикалық ағашты бейнелеудің көптеген тәсілдері бар. Осы себепті, екі ағаш арасында байқалатын бұл айырмашылықтар әр түрлі топологияларға байланысты - яғни екі жазылуға сәйкес келетін нақты айырмашылықтар - немесе жай ғана бейнелеу мәнеріне байланысты айырмашылықтар болып табылатындығын қалай тануға болатындығын білу маңызды.

Мысалы, этикеткалардың жоғарғы жағында пайда болу тәртібі әртүрлі болуы мүмкін, графикалық бейнелеу мағынасын өзгертпестен, жалпы категория, түрдің, тұқымның, отбасының атауы.

Бұл ағаштар қозғалмалыға ұқсайтындықтан пайда болады, мұнда бұтақтар ұсынылған түрлердің байланысын өзгертпестен айнала алады. Осы тұрғыдан алғанда, реті қанша рет өзгертілгені немесе «ілулі» нысандардың айналуы маңызды емес, өйткені бұл олардың қосылу тәсілін өзгертпейді - бұл да маңызды.

Консенсус ағашы:

қатаң;
еркін (жартылай қатаң) ;
көпшілік ережелерге бағынады;
супер ағаштар.

Consensus trees strict/semistrict 50% Majority-rule Adams

Әдетте, филогенетикалық ақпараттың негізінде түйіндеме ретінде қолдануға болатын тым көп ағаштарды береді. Соған сәйкес барлық маңызды «экономды» ағаштарды "жинақтайтын" консенсус ағашы керек болып табылады.

Барлық қарастырылған ағаштарда кездесетін тармақталу нүктелері консенсус ағаштарында бифуркация түрінде кездеседі.

Келіспеушілік нүктелері үш немесе одан да көп ұрпақтық филиалдарды байланыстыратын ішкі түйіндерде біріктіріледі.

Қатаң консенсус ағашында барлық бөліну нүктелері біркелкі өңделеді, тіпті егер бір ағаш белгілі бір тармақталу нүктесіне сәйкес келетін жүздеген басқалармен сәйкес келмесе де

Сонымен қатар, " консенсустың 50% - дан астамы "ережесін қолдана отырып, ағаштардың кем дегенде жартысында болатын әрбір ішкі түйін қарапайым бифуркация түрінде ұсынылады, ал ағаштардың жартысынан азы келісілген түйіндер мультифуркация түрінде болады.

Таксон, базальды сызық санаттар.

Таксондар (систематикалық бірліктер) . Жіктеу - бұл барлық түрлі деңгейдегі әр түрлі топтардың әр түрлі топтарына, көлемді және үйлесімділіктің бөлінуі, сонымен қатар, белгілі бір әртүрлілікті түсінуге және әртүрлі организмдердің қарым-қатынасын шешуге мүмкіндік береді. Ағзалардың жіктелуі, сонымен қатар арнайы топтардың сипаттамасы және барлық байланысты мәселелерді зерттеу және пән бойынша пәндер - бұл жүйе.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.