Pagrindinis skirtumas tarp UPGMA ir kaimyninio sujungimo medžio yra filogenetinio medžio tipas, atsirandantis taikant kiekvieną metodą. UPGMA yra įsišaknijusio filogenetinio medžio konstravimo technika, o kaimyninio medžio sujungimo technika yra neįsišaknijusio filogenetinio medžio konstravimo technika.
Filogenetiniai medžiai yra į medžius panašios diagramos, parodančios evoliucinius organizmų ryšius. Filogenetinis medis gali turėti skirtingas topologijas, priklausomai nuo medžio konstravimo technikos. UPGMA ir kaimynų sujungimo medis yra du pagrindiniai filogenetinių medžių kūrimo būdai.
Kas yra UPGMA?
Bioinformatikoje yra įvairių klasterizacijos metodų. UPGMA reiškia nesvertinės poros grupės metodą ir aritmetinį vidurkį. Tai hierarchinis grupavimo metodas. Metodą pristatė Sokalas ir Micheneris. Tai greičiausias būdas sukurti filogenetinį medį. Gautas filogenetinis medis yra įsišaknijęs filogenetinis medis, turintis bendrą protėvį.
Brėždamas filogenetinį medį UPGMA metodu, jis mano, kad evoliucijos greitis yra vienodas visoms linijoms. Taigi tai yra svarbi prielaida, padaryta naudojant UPGMA metodą. Tačiau tai taip pat yra pagrindinis technikos trūkumas, nes statant medį neatsižvelgiama į mutacijų greitį. Vietoj to, jis daro prielaidą, kad mutacijos greitis yra konstanta. Be to, ši hipotezė vadinama „molekulinio laikrodžio hipoteze“. Todėl realiame kontekste filogenetinis medis, sukurtas naudojant UPGMA metodą, gali būti netikslus ir patikimas.
01 pav.: filogenetinis medis, nupieštas iš UPGMA
UPGMA metodas atsižvelgia į porinius atstumus, kad sukurtų filogenetinį medį. Iš pradžių kiekviena rūšis yra spiečius, o du tokie klasteriai, turintys mažiausią evoliucinį atstumą, sudaro porą. Todėl tai priklauso nuo atstumo matricos. Algoritmo išraiškos vaidina svarbų vaidmenį interpretuojant filogenetinio medžio duomenis, nubrėžtus UPGMA metodu.
Kas yra kaimyno prisijungimas prie medžio?
Kaimyno prisijungimo medis yra dar vienas klasterizacijos metodas, naudojamas filogenetiniam medžiui sukurti. Naruya Saitou ir Masatoshi Nei buvo šio metodo pradininkai. Ši technika sukuria neįsišaknijusį medį, skirtingai nei UPGMA. Be to, šio metodo grupavimas nepriklauso nuo ultrametrinių atstumų. Tačiau kurdamas filogenetinį medį jis atsižvelgia į evoliucijos greičio kitimą. Taigi, naudojant šią techniką nupiešti medžiai skiriasi. Todėl šis metodas naudoja specialius matematinius algoritmus tiems variantams įvertinti.
02 pav.: filogenetinis medis, paimtas iš kaimyno prisijungimo metodo
Statant medžius, šis metodas atsižvelgia į atstumus tarp kiekvienos linijos atskirai. Kiekviena linija prisijungia prie naujai sukurto mazgo medyje. Visi šie mazgai prisijungia prie centrinio mazgo. Todėl, kai atsiranda naujas mazgas, atstumas nuo centrinio mazgo iki naujo mazgo yra svarbus ir apskaičiuojamas naudojant algoritmus. Šie algoritminiai duomenys lemia naujo mazgo vietą.
Kokie yra UPGMA ir kaimyno prisijungimo medžio panašumai?
- Abu metodai naudoja klasterizacijos metodus statant filogenetinius medžius.
- Be to, abu metodai reikalauja naudoti matematinius algoritmus, kad būtų galima interpretuoti filogenetinį medį.
- DNR sekos duomenys atlieka svarbų vaidmenį taikant abu metodus.
- Abu metodai sukuria klasterizacijos metodą „iš apačios į viršų“.
- Be to, naudojant abu metodus galima analizuoti didelius duomenų rinkinius.
- Statistikos duomenų analizė gali būti taikoma abiejų tipų medžiams naudojant įkrovos metodą.
- Abu vaidina svarbų vaidmenį klasifikuojant ir identifikuojant organizmus.
- Be to, abu metodai suteikia duomenų apie organizmų evoliucinius ryšius.
Kuo skiriasi UPGMA ir Neighbor Joining Tree?
Pagrindinis skirtumas tarp UPGMA ir kaimyninio sujungimo medžio priklauso nuo sukonstruoto medžio tipo. Taigi, UPGMA gamina įsišaknijusį medį, o kaimynas, prisijungęs prie medžio, gamina neįsišaknijusį medį. Be to, UPGMA yra mažiau patikimas metodas, o kaimynų sujungimo medis yra patikimesnis metodas nei UPGMA. Taigi, tai dar vienas skirtumas tarp UPGMA ir kaimyninio sujungimo medžio.
Toliau pateiktame informaciniame grafike apibendrinamas skirtumas tarp UPGMA ir kaimyninio sujungimo medžio.
Santrauka – UPGMA prieš kaimynų prisijungimo medį
UPGMA ir kaimyninio medžio sujungimo metodai yra du būdai, kurie yra svarbūs statant filogenetinį medį. Nors UPGMA metodas neatsižvelgia į evoliucijos greitį, kaimyninio sujungimo metodas jį atsižvelgia statant medį. Taigi, filogenetinio medžio, gauto naudojant NJ medžio metodą, sudėtingumas ir patikimumas yra didelis. Tačiau jis nėra toks greitas kaip UPGMA metodas. Be to, pagrindinis skirtumas tarp UPGMA ir kaimyninio jungiamojo medžio priklauso nuo medžio tipo, atsirandančio dėl kiekvienos technikos. UPGMA rezultatas – įsišaknijęs filogenetinis medis, o kaimyninio medžio sujungimo metodas – neįsišaknijęs filogenetinis medis.
