Põhiline erinevus UPGMA ja naaberpuu vahel on igast meetodist tuleneva fülogeneetilise puu tüüp. UPGMA on juurdunud fülogeneetilise puu konstrueerimise tehnika, samas kui naaberpuu ühendamine on juurdumata fülogeneetilise puu konstrueerimise tehnika.
Fülogeneetilised puud on puutaolised diagrammid, mis näitavad organismide vahelisi evolutsioonilisi seoseid. Fülogeneetilisel puul võib olla erinev topoloogia, olenev alt puu ehitamiseks kasutatavast tehnikast. UPGMA ja naaberpuu on kaks peamist filogeneetiliste puude loomise meetodit.
Mis on UPGMA?
Bioinformaatikas on erinevaid klastrite moodustamise tehnikaid. UPGMA tähistab kaalumata paari rühma meetodit ja aritmeetilist keskmist. See on hierarhiline rühmitamise meetod. Meetodi tutvustasid Sokal ja Michener. See on kiireim tehnika filogeneetilise puu arendamiseks. Saadud fülogeneetiline puu on juurdunud fülogeneetiline puu, millel on ühine esivanem.
Filogeneetilise puu joonistamisel UPGMA-meetodiga arvestab see evolutsioonikiirusi kõigi suguvõsade puhul samadeks. Seega on see UPGMA tehnikas tehtud oluline eeldus. Kuid see on ka tehnika peamine puudus, kuna puu ehitamisel ei arvestata mutatsioonikiirust. Selle asemel eeldab see mutatsioonikiirust konstantina. Lisaks nimetatakse seda hüpoteesi "molekulaarse kella hüpoteesiks". Seetõttu ei pruugi UPGMA meetodil konstrueeritud fülogeneetiline puu tegelikus kontekstis olla täpne ja usaldusväärne.
Joonis 01: UPGMA-st joonistatud fülogeneetiline puu
UPGMA meetod arvestab fülogeneetilise puu saamiseks paarikaupa kaugusi. Esialgu on iga liik klaster ja kaks sellist väikseima evolutsioonilise vahemaaga klastrit moodustavad paari. Seetõttu sõltub see kaugusmaatriksist. Algoritmi avaldised mängivad UPGMA meetodil joonistatud fülogeneetilise puu andmete tõlgendamisel suurt rolli.
Mis on naabrite liitumispuu?
Neighbor Joining Tree on teine klastrite moodustamise tehnika, mida kasutatakse fülogeneetilise puu saamiseks. Naruya Saitou ja Masatoshi Nei olid meetodi kasutuselevõtu pioneerid. See tehnika annab erinev alt UPGMA-st juurdumata puu. Lisaks ei sõltu selle meetodi rühmitamine ultrameetrilistest kaugustest. Siiski arvestab see fülogeneetilise puu koostamisel evolutsioonikiiruste varieerumist. Seega on selle tehnikaga joonistatud puude puhul erinevusi. Seetõttu kasutab see meetod nende variatsioonide hindamiseks spetsiaalseid matemaatilisi algoritme.
Joonis 02: Fülogeneetiline puu, mis on saadud naabrite liitumismeetodist
Puude konstrueerimisel arvestab see meetod iga suguvõsa vahemaad eraldi. Iga liin liitub puu äsja ehitatud sõlmega. Kõik need sõlmed ühinevad kesksõlmega. Seetõttu on uue sõlme ilmumisel oluline kaugus kesksõlmest uue sõlmeni ja see arvutatakse algoritmide abil. Need algoritmilised andmed määravad uue sõlme paigutuse.
Millised on UPGMA ja naabri liitumispuu sarnasused?
- Mõlemad meetodid kasutavad fülogeneetiliste puude koostamisel klastrite moodustamise tehnikat.
- Lisaks nõuavad mõlemad meetodid fülogeneetilise puu tõlgendamiseks matemaatilisi algoritme.
- DNA järjestuse andmed mängivad mõlema meetodi puhul olulist rolli.
- Mõlemad meetodid annavad tulemuseks alt-üles klastrite meetodi.
- Lisaks on suurte andmehulkade analüüs võimalik mõlemat tehnikat kasutades.
- Statistilist andmeanalüüsi saab rakendada mõlemat tüüpi puudele, kasutades alglaadimismeetodit.
- Mõlemad mängivad olulist rolli organismide klassifitseerimisel ja tuvastamisel.
- Pealegi annavad mõlemad meetodid andmeid organismide evolutsiooniliste suhete kohta.
Mis vahe on UPGMA ja naabri liitumispuu vahel?
Põhiline erinevus UPGMA ja naaberpuu vahel sõltub konstrueeritud puu tüübist. Niisiis, UPGMA toodab juurdunud puu, samas kui puuga liituv naaber toodab juurdumata puu. Veelgi enam, UPGMA on vähem usaldusväärne meetod, samas kui naabrite liitumispuu on usaldusväärne meetod kui UPGMA. Niisiis, see on veel üks erinevus UPGMA ja naabrite liitumispuu vahel.
Allpool olev infograafik võtab kokku UPGMA ja naabrite liitumispuu erinevused.
Kokkuvõte – UPGMA vs naabrite liitumispuu
UPGMA ja naabrite ühendamise puu meetodid on kaks tehnikat, mis on fülogeneetilise puu ehitamisel olulised. Kui UPGMA meetod ei võta arvesse evolutsioonikiirust, siis naabrite ühendamise meetod arvestab seda puu ehitamise ajal. Seega on NJ-puu meetodil saadud fülogeneetilise puu keerukus ja usaldusväärsus kõrge. Kuid see ei ole nii kiire kui UPGMA meetod. Veelgi enam, peamine erinevus UPGMA ja naabrite liitumispuu vahel sõltub igast tehnikast tuleneva puu tüübist. UPGMA tulemuseks on juurdunud fülogeneetiline puu, samas kui naabri ühendamise puu meetod annab juurdumata fülogeneetilise puu.
