Computative Phylogenetics. Nexus format. PAUP*

1. Принципи зоологічної систематики та номенклатури Лекція 1 4

2. 3 . NDE – NEXUS Data Editor (by Roderic D.M.PAGE, 2001) Редактор матриць у формат і NEXUS (використовується у PAUP, WinClada, PAST) . Надзвичай но дружня і легка в користуванні, дозволяє підключати фото і рисунки, готує також файли для інтерактивних визначників у форматі DELTA.

3. 3 . NDE – NEXUS Data Editor (by Roderic D.M.PAGE, 2001) Редактор матриць у формат і NEXUS (використовується у PAUP, WinClada, PAST) . Надзвичай но дружня і легка в користуванні, дозволяє підключати фото і рисунки, готує також файли для інтерактивних визначників у форматі DELTA.

4. Формат NEXUS (*.nex) Надзвичайно розвинутий і складний формат файлів з матрицями, списками таксонів, ознак та їхніх станів, а також команд, що був розроблений для використання в програмі PAUP . Містить набагато більше блоків, ніж *.mtr або *.ss . #NEXUS BEGIN TAXA; DIMENSIONS NTAX=53; TAXLABELS balli foveum argenteolum lapponicum punctatostriatum hesperium lorquinii zephyrum l._levettei l._carrianum inaequale litorale conicolle Asa._alaskanum ; ENDBLOCK;

5. Формат NEXUS (*.nex) BEGIN CHARACTERS; DIMENSIONS NCHAR= 10 ; FORMAT DATATYPE=STANDARD MISSING=? GAP=- SYMBOLS="012345678"; CHARLABELS [1] silver_spots [2] interval_3_micro. [3] 'interval_4+5_micro.' [4] 'interval_6+7_micro.' [5] outer_mirror [6] silver_spot [7] elytral_microsculpture [8] suborbital_setae [9] midlat._pron._seta [10] 'ed3_+_ed5_+_3rd' ; STATELABELS 1 absent present, 2 absent v._slight_mirrors slight_mirrors distinct_mirrors, 3 absent v._slight_mirrors slight_mirrors distinct_mirrors, 4 absent v._slight_mirrors slight_mirrors distinct_mirrors, 5 joined isolated, 6 restricted_to_3rd also_on_4th, 7 isodiametric slightly_trans. transverse, 8 absent 'short_+_sparse_denser' _, 9 absent present, 10 on_3rd_interneur in_interval, ; MATRIX balli 1110-00(12)10 foveum 1110-00(12)10 argenteolum 13(23)(01)-00200 alaskense 13(23)0-(01)0200 semenovi 1220-00200 stenoderum 133(02)000(12)00 carinula 13(012)0-00210 velox 13(012)1-00210 lapponicum 13(0123)(02)000210 punctatostriat 13(012)1-00010 ; ENDBLOCK;

6. Формат NEXUS (*.nex) BEGIN NOTES; [Taxon comments] [Character comments] [Character state comments] [Attribute comments] [Taxon pictures] PICTURE TAXON=2 FORMAT=GIF SOURCE=FILE PICTURE='imagesoveum.gif'; [Character pictures] [Character state pictures] [Attribute pictures] ENDBLOCK;

7. Формат NEXUS (*.nex) BEGIN PAUP; Outgroup balli; set maxtrees = 100; set criterion = likelihood; bootstrap nreps=100; hs; contree; savetree; ENDBLOCK;

8. 3 . PAUP (Phy l ogenetic Analaysis Using Parsimony) ( автор - David L. Swofford) Програм у написано для MacOS; PAUP * 4.0b10 for 32-bit MS Windows (повний список на http://paup.csit.fsu.edu/Cmd_ref_v2.pdf ) дозволяє аналізувати дані за допомогою не тільки методу парсимонії , але також методів найбільшої правдоподібності ( maximum likelihood ) та Бейєзівського аналізу ( Bayesian analysis ). Обидва ці методи використовують детально опрацьовані еволюційні моделі. Метод максимальної правдоподібності оптимізує імовірність отримання даних, що спостерігаються в реальності, у той час як Бейєзівський аналіз дає оцінку ймовірності кожного дерева, даючи в результаті картину поширення (розподілу) ймовірностей. При цьому прохід через т.з. "простір дерев-моделей" робиться навмання. І той і інший метод забирає невизначену кількість часу, тому питання, коли саме зупинити пошук чи обрахунок, є цілком довільним. Тим не менше, обидва методи показують в результаті, яку підтримку має кожна гілка. Гіпотези, зроблені на основі цих методів, є цілком прозорими і такими, що піддаються перевірці. Еволюційну модель, за необхідності, можна ускладнювати. Параметри моделі оцінюються безпосередньо виходячи з данних, що в неї закладають, тому можна уникати припущень про швидкість еволюції

9. Джо Фелзенстейн ( Joe Felsenstein ) у серії статей піддав критиці метод парсимонії в кладистиці, стверджуючи, що еволюція не завжди йде прямим шляхом і що потрібні методи, які дозволяють оцінити правдоподібність еволюційних моделей, навіть якщо вони не є найбільш імовірними. Він запропонував метод максимальної правдоподібності (Maximum likelihood) . Бейєзівський аналіз ( Bayesian analysis) дозволяє за допомогою певної теореми оцінити імовірність того чи іншого дерева до співставлення з данними (апріорно) і ще раз – після співставлення з даними (апостеріорно) . PAUP* дозволяє проводити також Бейєзівський аналіз . Парсимонія , тобто метод найекономнішої гіпотези (за замовчуванням), максимальна правдоподібність та Бейєзівський аналіз – три основні альтернативні критерії, які використані в PAUP* для оцінки еволюційних гіпотез .

10. 3 . PAUP * 4.0b10 for 32-bit MS Windows Деякі команди: (повний список на http://paup.csit.fsu.edu/Cmd_ref_v2.pdf ) Елементарні команди : BandB ; (Branch and Bound Search) – те саме, що bb в HENNIG’86 hs ; (Heuristic Search) те саме, що ie в HENNIG’86 contree ; (Consensus Tree) – приблизно те саме, що nelsen , але дозволяти не один, а 4 різні типи консенсусних дерев: Нельсонівські (строгі), Адамсові, напівстрогі та консенсуси більшості SaveTrees File=C: .. Filename.tre ; Outgroup [taxon]; - вибір зовнішньої групи. На відміну від TreeGardener, численні команди потрібно задавати у командному рядку (або наперед прописувати їх у блоці “PAUP” Nexus файла.

11. 3 . PAUP * 4.0b10 for 32-bit MS Windows Деякі команди: (повний список на http://paup.csit.fsu.edu/Cmd_ref_v2.pdf ) Елементарні набо ри команд в блоці PAUP: Outgroup [taxon]; hs; contree; SaveTrees File=C:ilename.tre Format=Nexus; Outgroup [taxon]; hs; contree; SaveTrees File=C:ilename.tre Format=Nexus; або: Outgroup [taxon]; BootStrap Search=BandB; SaveTrees File=C:ilename.tre Format=Nexus; або: Outgroup [taxon]; set maxtrees = 100; set criterion = likelihood; bootstrap nreps=100 ; SaveTrees File=C:ilename.tre Format=Nexus; (для великих матриць нуклеотидних ознак) На відміну від TreeGardener, численні команди потрібно задавати у командному рядку (або наперед прописувати їх у блоці “PAUP” Nexus файла.

13. 3 . PAUP * 4.0b10 for 32-bit MS Windows Деякі команди: (повний список на http://paup.csit.fsu.edu/Cmd_ref_v2.pdf ) Опції для HSearch: contree strict = YES |NO З а замовчуванням, strict = YES . Використовуйте STRICT = NO щоб відмінити цю опцію. S emistrict = YES|NO Виберіть S emistrict = YES , щоб отримати напівстроге консенсусне дерево (комбінованої компоненти) M aj R ule = YES|NO Виберіть M aj R ule = YES щоб отримати консенсусне дерево за “Правилом більшості” (за замовчуванням, 50%) Adams = YES|NO Виберіть Adams = YES щоб отримати консенсусне дерево за “Правилом більшості” (за замовчуванням, 50%)

14. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) Програм а дозволяє організовувати низки сіквенсів таким чином, що їх можна далі перетворювати в NEXUS формат для подальшого кладистичного аналізу. 1. Отримати з NCBI опубліковані сіквенси (або власні) і викласти їх у новий файл.

15. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) Програм а дозволяє організовувати низки сіквенсів таким чином, що їх можна далі перетворювати в NEXUS формат для подальшого кладистичного аналізу. 2. В меню: Accessory Application – ClustalW Multiple alignment .

16. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 3 . Запускається додаток CLUSTAL, який автоматично вишиковує нуклеотиди у найбільш імовірний спосіб.

17. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 4 . Нуклеотиди вишиковуються, при цьому на місці ймовірних делецій утворюються пробіли .

18. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 5 . Деякі послідовності зручніше редагувати вручну у « крапковому » вигляді.

19. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 6 . Обрізаємо «хвости» з обох боків.

20. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 7 . Експортуємо у NEXUS формат ( *.nex) .

21. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 8 . Файл має такий вигляд і готовий до аналізу за допомогою PAUP

22. 4. BioEdit ( автор – Tomas A. Hall ) 8 . Файл має такий вигляд і готовий до аналізу за допомогою PAUP

23. 5 . PAST ( автор – Tomas A. Hall )

24. Найважливіша література: 1. Parsimony, Phylogeny and Genomics . 2005. Albert,V.A. (ed.) – Oxford Univ. Press, New York. ix + 229 p. 2. Lipscomb, D. 1998. Basics of Cladistic Analisys . G.Washington Univ., Washington, D.C. 75 p.