Kľúčový rozdiel medzi UPGMA a susedným spojovacím stromom je typ fylogenetického stromu, ktorý je výsledkom každej metódy. UPGMA je technika konštrukcie zakoreneného fylogenetického stromu, zatiaľ čo susedný spojovací strom je technika konštrukcie nezakoreneného fylogenetického stromu.
Fylogenetické stromy sú stromovité diagramy, ktoré zobrazujú evolučné vzťahy medzi organizmami. Fylogenetický strom môže mať rôzne topológie v závislosti od techniky použitej na stavbu stromu. UPGMA a susedný spojovací strom sú dve hlavné metódy, ktoré vytvárajú fylogenetické stromy.
Čo je UPGMA?
V bioinformatike existujú rôzne techniky zhlukovania. UPGMA znamená metódu skupiny nevážených párov a aritmetický priemer. Je to metóda hierarchického zoskupovania. Metódu zaviedli Sokal a Michener. Je to najrýchlejšia technika, ktorá rozvíja fylogenetický strom. Výsledný fylogenetický strom je zakorenený fylogenetický strom so spoločným predkom.
Pri kreslení fylogenetického stromu pomocou metódy UPGMA sa evolučné rýchlosti považujú za rovnaké pre všetky línie. Ide teda o dôležitý predpoklad v technike UPGMA. Toto je však tiež hlavná nevýhoda techniky, pretože rýchlosť mutácie sa pri konštrukcii stromu nezohľadňuje. Namiesto toho predpokladá rýchlosť mutácie ako konštantu. Ďalej sa táto hypotéza nazýva „hypotéza molekulárnych hodín“. Preto v skutočnom kontexte nemusí byť fylogenetický strom vytvorený metódou UPGMA presný a spoľahlivý.
Obrázok 01: Fylogenetický strom čerpaný z UPGMA
Metóda UGMA zvažuje párové vzdialenosti na vytvorenie fylogenetického stromu. Spočiatku je každý druh zhlukom a dva takéto zhluky s najmenšou evolučnou vzdialenosťou tvoria pár. Preto závisí od matice vzdialenosti. Algoritmové výrazy hrajú hlavnú úlohu pri interpretácii údajov fylogenetického stromu nakresleného pomocou metódy UPGMA.
Čo je to strom spájania susedov?
Neighbor Joining Tree je ďalšia technika zhlukovania, ktorá sa používa na vytvorenie fylogenetického stromu. Naruya Saitou a Masatoshi Nei boli priekopníkmi v zavádzaní metódy. Táto technika vytvára nezakorenený strom, na rozdiel od UPGMA. Okrem toho sa zhlukovanie v tejto metóde nespolieha na ultrametrické vzdialenosti. Pri konštrukcii fylogenetického stromu však berie do úvahy variácie evolučných rýchlostí. Existujú teda variácie v stromoch nakreslených pomocou tejto techniky. Preto táto metóda používa špeciálne matematické algoritmy na posúdenie týchto variácií.
Obrázok 02: Fylogenetický strom získaný zo susednej metódy spojenia
Pri konštrukcii stromov táto metóda zohľadňuje vzdialenosti medzi každou líniou zvlášť. Každá línia sa pripája k novovytvorenému uzlu v strome. Všetky tieto uzly sa pripájajú k centrálnemu uzlu. Preto, keď sa objaví nový uzol, vzdialenosť od centrálneho uzla k novému uzlu je dôležitá a vypočíta sa pomocou algoritmov. Tieto algoritmické údaje rozhodujú o umiestnení nového uzla.
Aké sú podobnosti medzi UPGMA a stromom spájania susedov?
- Obe metódy využívajú pri konštrukcii fylogenetických stromov techniky zhlukovania.
- Obe metódy navyše vyžadujú použitie matematických algoritmov na interpretáciu fylogenetického stromu.
- Sekvenčné údaje DNA hrajú dôležitú úlohu v oboch metódach.
- Výsledkom oboch metód je metóda klastrovania zdola nahor.
- Navyše, analýza veľkých súborov údajov je možná pomocou oboch techník.
- Štatistickú analýzu údajov možno použiť pre oba typy stromov pomocou metódy bootstrap.
- Obaja hrajú dôležitú úlohu pri klasifikácii a identifikácii organizmov.
- Obe metódy navyše poskytujú údaje o evolučných vzťahoch organizmov.
Aký je rozdiel medzi UPGMA a stromom spájania susedov?
Kľúčový rozdiel medzi UPGMA a susedným spojovacím stromom závisí od typu postaveného stromu. Takže UPGMA vytvára zakorenený strom, zatiaľ čo susedný strom vytvára nezakorenený strom. Navyše UPGMA je menej spoľahlivá metóda, zatiaľ čo susedný strom je spoľahlivejšia ako UPGMA. Toto je ďalší rozdiel medzi UPGMA a susedným stromom.
Informačná grafika uvedená nižšie sumarizuje rozdiel medzi UPGMA a susedným stromom.
Summary – UPGMA vs Neighbor Joining Tree
Metódy UGMA a susedného stromu sú dve techniky, ktoré sú dôležité pri konštrukcii fylogenetického stromu. Zatiaľ čo metóda UPGMA nezohľadňuje evolučnú rýchlosť, metóda susedného spájania ju zvažuje počas konštrukcie stromu. Zložitosť a spoľahlivosť fylogenetického stromu vyplývajúceho z metódy stromu NJ je teda vysoká. Nie je však taká rýchla ako metóda UPGMA. Okrem toho kľúčový rozdiel medzi UPGMA a susedným spojovacím stromom závisí od typu stromu vyplývajúceho z každej techniky. Výsledkom UPGMA je zakorenený fylogenetický strom, zatiaľ čo metóda spájania susedného stromu vedie k nezakorenenému fylogenetickému stromu.
