Sự khác biệt giữa UPGMA và Cây hàng xóm tham gia

Các sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây tham gia lân cận là loại cây phát sinh từ mỗi phương thức. UPGMA là kỹ thuật xây dựng một cây phát sinh nguồn gốc trong khi cây tham gia hàng xóm là kỹ thuật xây dựng một cây phát sinh gen không phân nhánh.

Cây phát sinh gen là sơ đồ giống như cây cho thấy mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật. Một cây phát sinh gen có thể có các cấu trúc liên kết khác nhau tùy thuộc vào kỹ thuật được sử dụng để xây dựng cây. UPGMA và cây hàng xóm tham gia là hai phương pháp chính xây dựng cây phát sinh gen.

NỘI DUNG

1. Tổng quan và sự khác biệt chính
2. UPGMA là gì 
3. Cây hàng xóm tham gia là gì
4. Điểm tương đồng giữa UPGMA và Neighbor Joining Tree
5. So sánh cạnh nhau - UPGMA vs Neighbor Joining Tree ở dạng bảng
6. Tóm tắt

UPGMA là gì?

Trong tin sinh học, có các kỹ thuật phân cụm khác nhau. UPGMA là viết tắt của Phương pháp nhóm không trọng số và trung bình số học. Đây là một phương pháp phân nhóm theo cấp bậc. Phương pháp được giới thiệu bởi Sokal và Michener. Đây là kỹ thuật nhanh nhất để phát triển một cây phát sinh gen. Cây phát sinh kết quả là một cây phát sinh nguồn gốc có tổ tiên chung.

Khi vẽ một cây phát sinh bằng phương pháp UPGMA, nó coi tốc độ tiến hóa là như nhau cho tất cả các dòng. Do đó, đây là một giả định quan trọng được thực hiện trong kỹ thuật UPGMA. Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm chính của kỹ thuật vì tỷ lệ đột biến không được xem xét trong quá trình xây dựng cây. Thay vào đó, nó giả định tỷ lệ đột biến là một hằng số. Hơn nữa, giả thuyết này được gọi là giả thuyết đồng hồ phân tử. Do đó, trong bối cảnh thực tế, cây phát sinh được xây dựng từ phương pháp UPGMA có thể không chính xác và đáng tin cậy.

Hình 01: Cây Phylogenetic được vẽ từ UPGMA

Phương pháp UPGMA xem xét khoảng cách cặp đôi để tạo ra một cây phát sinh gen. Ban đầu, mỗi loài là một cụm và hai cụm như vậy với khoảng cách tiến hóa nhỏ nhất tạo thành một cặp. Do đó, nó phụ thuộc vào ma trận khoảng cách. Các biểu thức thuật toán đóng vai trò chính trong việc diễn giải dữ liệu của cây phát sinh được vẽ bằng phương pháp UPGMA.

Cây hàng xóm tham gia là gì?

Neighbor Joining Tree là một kỹ thuật phân cụm khác được sử dụng để tạo ra một cây phát sinh gen. Naruya Saitou và Masatoshi Nei là những người tiên phong trong việc giới thiệu phương pháp này. Kỹ thuật này tạo ra một cây không được bố trí, không giống như UPGMA. Hơn nữa, việc phân cụm trong phương pháp này không phụ thuộc vào khoảng cách siêu ma trận. Tuy nhiên, nó xem xét sự thay đổi của tốc độ tiến hóa khi xây dựng cây phát sinh gen. Vì vậy, có những biến thể trong cây được vẽ bằng kỹ thuật này. Do đó, phương pháp này sử dụng các thuật toán toán học đặc biệt để đánh giá các biến thể đó.

Hình 02: Cây phát sinh từ phương pháp gia nhập hàng xóm

Khi xây dựng cây, phương pháp này xem xét khoảng cách giữa mỗi dòng riêng biệt. Mỗi dòng dõi tham gia nút mới được xây dựng trong cây. Tất cả các nút này tham gia nút trung tâm. Do đó, khi một nút mới xuất hiện, khoảng cách từ nút trung tâm đến nút mới là quan trọng và được tính toán bằng các thuật toán. Những dữ liệu thuật toán này quyết định vị trí của nút mới.

Điểm giống nhau giữa UPGMA và Cây hàng xóm tham gia?

• Cả hai phương pháp đều sử dụng các kỹ thuật phân cụm khi xây dựng các cây phát sinh gen.
• Hơn nữa, cả hai phương pháp đều yêu cầu sử dụng các thuật toán toán học để giải thích cây phát sinh gen.
• Dữ liệu chuỗi DNA đóng vai trò quan trọng trong cả hai phương pháp.
• Cả hai phương pháp đều dẫn đến một phương pháp phân cụm từ dưới lên.
• Hơn nữa, phân tích các tập dữ liệu lớn có thể sử dụng cả hai kỹ thuật.
• Phân tích dữ liệu thống kê có thể được áp dụng cho cả hai loại cây bằng phương pháp bootstrap.
• Cả hai đều đóng một vai trò quan trọng trong việc phân loại và xác định các sinh vật.
• Hơn nữa, cả hai phương pháp đều cung cấp dữ liệu về mối quan hệ tiến hóa của sinh vật.

Sự khác biệt giữa UPGMA và Cây hàng xóm tham gia?

Sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây tham gia lân cận phụ thuộc vào loại cây được xây dựng. Vì vậy, UPGMA tạo ra một cây có rễ trong khi cây hàng xóm nối với nhau tạo ra một cây không có nguồn gốc. Hơn nữa, UPGMA là một phương pháp ít đáng tin cậy hơn trong khi cây hàng xóm tham gia là một phương thức đáng tin cậy hơn UPGMA. Vì vậy, đây là một sự khác biệt khác giữa UPGMA và cây hàng xóm tham gia.

Thông tin dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa UPGMA và cây tham gia lân cận.

Tóm tắt - Cây tham gia UPGMA vs Neighbor

UPGMA và phương pháp nối cây hàng xóm là hai kỹ thuật quan trọng trong quá trình xây dựng cây phát sinh gen. Mặc dù phương pháp UPGMA không xem xét tốc độ tiến hóa, phương pháp nối hàng xóm xem xét nó trong quá trình xây dựng cây. Do đó, độ phức tạp và độ tin cậy của cây phát sinh từ phương pháp cây NJ là cao. Tuy nhiên, nó không nhanh như phương pháp UPGMA. Hơn nữa, sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây tham gia lân cận phụ thuộc vào loại cây do mỗi kỹ thuật. Kết quả UPGMA trong một cây phát sinh gen bắt nguồn trong khi hàng xóm tham gia phương pháp cây dẫn đến một cây phát sinh gen không được điều phối.

Tài liệu tham khảo:

1. Pavlopoulos, Georgios A, et al. Hướng dẫn tham khảo về phân tích và trực quan hóa cây. BioData Mining, BioMed Central, 22 tháng 2 năm 2010, Có sẵn tại đây.

Hình ảnh lịch sự:

1. Cây CCDC138 bắt nguồn từ cây phylogeny Bắt bởi Kokxx012 tại Wikipedia tiếng Anh (CC BY-SA 3.0) qua Commons Wikimedia
2. Hình 5 5 của BY bởi PLOS ONE PHYLOGENY (CC BY 2.0) qua Flickr