Nøkkelforskjellen mellom UPGMA og nabotre er typen fylogenetisk tre som er resultatet av hver metode. UPGMA er teknikken for å konstruere et rotfestet fylogenetisk tre, mens nabotre er teknikken for å konstruere et fylogenetisk tre uten rot.
Fylogenetiske trær er trelignende diagrammer som viser evolusjonære forhold mellom organismer. Et fylogenetisk tre kan ha forskjellige topologier avhengig av teknikken som brukes for trekonstruksjon. UPGMA og nabotre er to hovedmetoder som bygger fylogenetiske trær.
Hva er UPGMA?
Innen bioinformatikk er det forskjellige klyngeteknikker. UPGMA står for Unweighted Pair Group Method and Arithmetic Mean. Det er en hierarkisk grupperingsmetode. Metoden ble introdusert av Sokal og Michener. Det er den raskeste teknikken som utvikler et fylogenetisk tre. Det resulterende fylogenetiske treet er et rotfestet fylogenetisk tre med en felles stamfar.
Når man tegner et fylogenetisk tre ved hjelp av UPGMA-metoden, vurderer det evolusjonshastighetene som de samme for alle avstamningene. Dermed er dette en viktig antagelse gjort i UPGMA-teknikken. Dette er imidlertid også hovedulempen med teknikken da mutasjonshastigheten ikke vurderes under trekonstruksjonen. I stedet antar den mutasjonshastigheten som en konstant. Videre er denne hypotesen betegnet som "molekylær klokkehypotesen". Derfor, i den virkelige konteksten, kan det hende at det fylogenetiske treet konstruert fra en UPGMA-metode ikke er nøyaktig og pålitelig.
Figur 01: Et fylogenetisk tre tegnet fra UPGMA
UPGMA-metoden vurderer parvise avstander for å produsere et fylogenetisk tre. I utgangspunktet er hver art en klynge, og to slike klynger med den minste evolusjonsavstanden danner et par. Derfor avhenger det av avstandsmatrisen. Algoritmeuttrykk spiller en viktig rolle i å tolke dataene til et fylogenetisk tre tegnet ved hjelp av UPGMA-metoden.
Hva er Neighbor Joining Tree?
Neighbor Joining Tree er en annen klyngeteknikk som brukes til å produsere et fylogenetisk tre. Naruya Saitou og Masatoshi Nei var pionerene i å introdusere metoden. Teknikken produserer et tre uten røtter, i motsetning til UPGMA. Videre er klyngingen i denne metoden ikke avhengig av ultrametriske avstander. Imidlertid vurderer den variasjonen av evolusjonshastigheter når den konstruerer det fylogenetiske treet. Dermed er det variasjoner i trærne som er tegnet med denne teknikken. Derfor bruker denne metoden spesielle matematiske algoritmer for å vurdere disse variasjonene.
Figur 02: Et fylogenetisk tre tegnet fra nabosammenføyningsmetode
Når du bygger trærne, vurderer denne metoden avstandene mellom hver avstamning separat. Hver avstamning slutter seg til den nylig konstruerte noden i treet. Alle disse nodene slutter seg til den sentrale noden. Derfor, når en ny node vises, er avstanden fra den sentrale noden til den nye noden viktig og beregnes ved hjelp av algoritmene. Disse algoritmiske dataene bestemmer plasseringen av den nye noden.
Hva er likhetene mellom UPGMA og Neighbor Joining Tree?
- Begge metodene bruker klyngeteknikker ved konstruksjon av fylogenetiske trær.
- I tillegg krever begge metodene bruk av matematiske algoritmer for å tolke det fylogenetiske treet.
- DNA-sekvensdata spiller en viktig rolle i begge metodene.
- Begge metodene resulterer i en bottom-up klyngemetode.
- I tillegg er analyse av store datasett mulig ved bruk av begge teknikkene.
- Statistisk dataanalyse kan brukes for begge typer trær ved å bruke bootstrap-metoden.
- Begge spiller en viktig rolle i klassifiseringen og identifiseringen av organismer.
- I tillegg gir begge metodene data om evolusjonære forhold mellom organismer.
Hva er forskjellen mellom UPGMA og Neighbor Joining Tree?
Nøkkelforskjellen mellom UPGMA og nabotre avhenger av typen tre som er konstruert. Så, UPGMA produserer et rotfestet tre mens nabo som blir med tre produserer et tre uten rot. Dessuten er UPGMA en mindre pålitelig metode mens nabotre er en pålitelig metode enn UPGMA. Så dette er nok en forskjell mellom UPGMA og nabo-tre.
Infografikken nedenfor oppsummerer forskjellen mellom UPGMA og nabotre.
Sammendrag – UPGMA vs Neighbor Joining Tree
UPGMA og metoder for nabosammenføyning er to teknikker som er viktige under byggingen av et fylogenetisk tre. Mens UPGMA-metoden ikke tar hensyn til evolusjonshastigheten, vurderer nabosammenføyningsmetoden det under trekonstruksjonen. Dermed er kompleksiteten og påliteligheten til det fylogenetiske treet som følge av NJ-tremetoden høy. Det er imidlertid ikke så raskt som UPGMA-metoden. Dessuten avhenger nøkkelforskjellen mellom UPGMA og nabotre av typen tre som kommer fra hver teknikk. UPGMA resulterer i et rotfestet fylogenetisk tre, mens metoden med nabosammenføyning resulterer i et fylogenetisk tre uten rot.
