Определение эволюционного расстояния между нуклеотидными последовательностями

Определение эволюционного расстояния между нуклеотидными последовательностями

Истинные расстояния в моей модели: число точечных замен на 100 нуклеотидов
	metj	a	uzel1	uzel2	uzel3	uzel4	b	c	d	e	f
metj	0	90	50	55	60	65	90	90	90	90	90
a		0	140	145	150	155	180	180	180	180	180
uzel1			0	5	10	15	40	40	40	40	40
uzel2				0	15	10	35	35	35	45	45
uzel3					0	25	50	50	50	30	30
uzel4						0	25	25	45	55	55
b							0	50	70	80	80
c								0	70	80	80
d									0	80	80
e										0	60
f											0
Матрица попарных расстояний, вычисленных по методу Джукса – Кантора
	uzel1	uzel2	f	uzel4	e	b	uzel3	c	d	metj	a
uzel1	0	3,22	34,67	8,33	31,24	29,35	10,48	30,29	27,97	36,19	94,15
uzel2		0	39,85	11,94	34,67	24,83	6,94	25,71	25,27	41,48	101,1
f			0	23,52	45,42	65,14	43,71	64,39	62,19	69	134,2
uzel4				0	22,24	36,7	19,32	39,85	38,79	43,14	104,8
e					0	58,66	42,03	59,36	59,36	68,21	125,3
b						0	17,31	37,22	50,19	61,47	138
uzel3							0	19,32	31,72	48,37	110,1
c								0	50,19	73,9	136,1
d									0	62,19	118,8
metj										0	60,05
a											0
Матрица попарного сходства: среднее число совпадающих нуклеотидов на 100 позиций
	uzel1	uzel2	f	uzel4	e	b	uzel3	c	d	metj	a
uzel1	0	3,15	27,76	7,89	25,55	24,29	9,78	24,92	23,34	28,71	53,63
uzel2		0	30,91	11,04	27,76	21,14	6,62	21,77	21,45	31,86	55,52
f			0	20,19	34,07	43,53	33,12	43,22	42,27	45,11	62,46
uzel4				0	19,24	29,02	17,03	30,91	30,28	32,81	56,47
e					0	40,69	32,18	41,01	41,01	44,79	60,88
b						0	15,46	29,34	36,59	41,96	63,09
uzel3							0	17,03	25,87	35,65	57,73
c								0	36,59	47	62,78
d									0	42,27	59,62
metj										0	41,32
a											0

Сравнение расстояний, полученных на основе частоты замен и метода Джукса - Кантора с истинным

На графике видно, что расстояния, полученные по частоте замен и по методу Джукса-Кантора меньше истинных, что особенно хорошо проявляется для далеких последовательностей. Однако метод Джукса-Кантора лучше отражает реальную картину, чем метод по частоте замен. Это может объясняться следующим:

Истинный ход эволюции отличается от того, что мы можем реконструировать отличается возможностями обратных и повторных (замен на различные нуклеотиды больше 1 раза в одной позиции) замен. На основе частоты замен невозможно учесть оба этих события. Предположим, у нас есть две последовательности, между которыми произошло 20 замен. Значение идентичности не отражает того, что 1) могло произойти сперва 30 замен, а потом 10 обратных или 2) произошло 15 замен, потом еще 15 - но 5 для одних и тех же позиций

Метод Джукса-Кантора учитывает возможность обратных замен, но не отражает возможность замен на одних и тех же позициях.

Поэтому данный метод лучше реконструирует картину эволюции. Но для далеких последовательностей и данный метод не является оптимальным, т. к. (см. график выше) резко возрастает разница между расстояниями, рассчитанными по данному методу и истинными.

График зависимости 2-х оценок расстояния от величины «истинного» расстояния

На данном графике четко видно, что метод Джукса-Кантора более точно определяет истинные расстояния, чем метод, основанный на частоте замен.