Klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním spojovacím stromem je typ fylogenetického stromu, který je výsledkem každé metody. UPGMA je technika konstrukce zakořeněného fylogenetického stromu, zatímco sousední spojovací strom je technika konstrukce nezakořeněného fylogenetického stromu.
Fylogenetické stromy jsou stromovité diagramy, které ukazují evoluční vztahy mezi organismy. Fylogenetický strom může mít různé topologie v závislosti na technice použité pro konstrukci stromu. UPGMA a sousední strom jsou dvě hlavní metody, které vytvářejí fylogenetické stromy.
Co je UPGMA?
V bioinformatice existují různé techniky shlukování. UPGMA je zkratka pro metodu skupiny nevážených párů a aritmetický průměr. Je to metoda hierarchického seskupování. Metodu představili Sokal a Michener. Je to nejrychlejší technika, která rozvíjí fylogenetický strom. Výsledný fylogenetický strom je zakořeněný fylogenetický strom se společným předkem.
Při kreslení fylogenetického stromu pomocí metody UPGMA považuje evoluční rychlosti za stejné pro všechny linie. Jde tedy o důležitý předpoklad v technice UPGMA. To je však také hlavní nevýhoda této techniky, protože rychlost mutace se při konstrukci stromu nebere v úvahu. Místo toho předpokládá rychlost mutace jako konstantu. Dále se tato hypotéza nazývá „hypotéza molekulárních hodin“. Proto ve skutečném kontextu nemusí být fylogenetický strom vytvořený metodou UPGMA přesný a spolehlivý.
Obrázek 01: Fylogenetický strom čerpaný z UPGMA
Metoda UGMA zvažuje párové vzdálenosti k vytvoření fylogenetického stromu. Zpočátku je každý druh shluk a dva takové shluky s nejmenší evoluční vzdáleností tvoří pár. Proto záleží na matici vzdálenosti. Algoritmické výrazy hrají hlavní roli při interpretaci dat fylogenetického stromu nakresleného pomocí metody UPGMA.
Co je strom připojování sousedů?
Neighbor Joining Tree je další technika shlukování používaná k vytvoření fylogenetického stromu. Naruya Saitou a Masatoshi Nei byli průkopníky při zavádění metody. Tato technika vytváří nezakořeněný strom, na rozdíl od UPGMA. Kromě toho se shlukování v této metodě nespoléhá na ultrametrické vzdálenosti. Při konstrukci fylogenetického stromu však bere v úvahu variace evolučních rychlostí. Existují tedy variace ve stromech nakreslených pomocí této techniky. Proto tato metoda používá speciální matematické algoritmy k posouzení těchto variací.
Obrázek 02: Fylogenetický strom vytažený z metody sousedského spojení
Při konstrukci stromů tato metoda zvažuje vzdálenosti mezi každou linií zvlášť. Každá linie se připojí k nově vytvořenému uzlu ve stromu. Všechny tyto uzly se připojují k centrálnímu uzlu. Proto, když se objeví nový uzel, je důležitá vzdálenost od centrálního uzlu k novému uzlu a je vypočítána pomocí algoritmů. Tato algoritmická data rozhodují o umístění nového uzlu.
Jaké jsou podobnosti mezi UPGMA a Neighbour Joining Tree?
- Obě metody využívají při konstrukci fylogenetických stromů techniky shlukování.
- Obě metody navíc vyžadují použití matematických algoritmů k interpretaci fylogenetického stromu.
- DNA sekvenční data hrají důležitou roli v obou metodách.
- Obě metody vedou k metodě shlukování zdola nahoru.
- Navíc analýza velkých souborů dat je možná pomocí obou technik.
- Statistickou analýzu dat lze použít pro oba typy stromů pomocí metody bootstrap.
- Oba hrají důležitou roli při klasifikaci a identifikaci organismů.
- Obě metody navíc poskytují údaje o evolučních vztazích organismů.
Jaký je rozdíl mezi UPGMA a Neighbour Joining Tree?
Klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním stromem závisí na typu postaveného stromu. UPGMA tedy vytvoří zakořeněný strom, zatímco sousední strom vytvoří nezakořeněný strom. Navíc UPGMA je méně spolehlivá metoda, zatímco sousední strom je spolehlivá metoda než UPGMA. To je další rozdíl mezi UPGMA a sousedícím stromem.
Níže uvedená infografika shrnuje rozdíl mezi UPGMA a sousedícím stromem.
Shrnutí – UPGMA vs Strom spojení sousedů
Metody UGMA a sousedního stromu jsou dvě techniky, které jsou důležité při konstrukci fylogenetického stromu. Zatímco metoda UPGMA nebere v úvahu evoluční rychlost, metoda sousedského spojování ji bere v úvahu při konstrukci stromu. Složitost a spolehlivost fylogenetického stromu vyplývající z metody NJ stromu je tedy vysoká. Není však tak rychlá jako metoda UPGMA. Kromě toho klíčový rozdíl mezi UPGMA a sousedním spojovacím stromem závisí na typu stromu vyplývajícího z každé techniky. Výsledkem UPGMA je zakořeněný fylogenetický strom, zatímco metoda sousedícího stromu vede k nezakořeněnému fylogenetickému stromu.
