계통망

Phylogenetic network

계통발생학적 네트워크는 뉴클레오티드 배열, 유전자, 염색체, 게놈 또는 [2]종 사이의 진화적 관계를 (추상적 또는 명시적으로)[1] 시각화하는 데 사용되는 그래프이다.그것들은 잡종화, 수평 유전자 이동, 재조합 또는 유전자 복제와 손실과 같은 망막현상이 관련된다고 생각될 때 사용된다.이들은 트리 노드(각 노드마다 1개의 [3]부모만 있는 노드 계층)가 아닌 하이브리드 노드(부모가 2개인 노드)를 추가함으로써 풍부하게 연결된 네트워크의 명시적 모델링에 의해 계통 발생 트리와 다르다.계통수는 계통 네트워크의 하위 집합이다.계통발생 네트워크는 SplitsTree,[4] R 패키지, phangorn,[5][6] 그리고 최근에는 Dendroscope와 같은 소프트웨어로 추론하고 시각화할 수 있다.계통발생 네트워크를 나타내는 표준 포맷은 뉴익 포맷의 변형으로 네트워크와 [7]트리를 지원하도록 확장됩니다.

계통발생 네트워크의 많은 종류와 서브클래스는 그것들이 나타내는 생물학적 현상 또는 그들이 어떤 데이터로부터 구축되었는지를 기반으로 정의되었다(하이브리제이션 네트워크, 보통 뿌리의 나무, 이진 시퀀스의 조상 재조합 그래프(ARG), 분할 세트의 중앙 네트워크, 최적의 실현 및 망적 그래프).거리 매트릭스) 또는 계산적으로 다루기 쉬운 문제를 얻기 위한 제한 사항(gladed tree 및 그 일반화 수준 k 계통 발생 네트워크, 나무-child 또는 나무-tree-child 계통 발생 네트워크).

미세 진화

계통수는 또한 개체군 간의 유전자 흐름을 막는 종의 경계가 없기 때문에 하천망에서 특정 종의 머스크랫이나 물고기 개체군의 지리적 분포와 같은 미세 진화적 사건을 묘사하는 데 어려움을 겪는다.따라서 보다 일반적인 계통발생 네트워크가 이러한 [8]상황을 더 잘 나타냅니다.

루티드 vs 루티드

뿌리 없는 계통 발생 네트워크
X를 택사 집합으로 하자.X상의 비근원 계통망 N은 X상의 분류군에 의해 잎이 생물적으로 라벨링된 임의의 무방향 그래프이다.

스플릿 네트워크나 준중간 네트워크 등, 뿌리 없는 계통 발생 네트워크의 많은 종류가 사용되고 있습니다.대부분의 경우, 그러한 네트워크는 진화 역사에 대한 정보는 제공하지 않고 분류군 사이의 관계만 묘사한다.단, 루트 네트워크의 비방향 버전으로 해석될 수 있는 비루트 네트워크를 생성하는 메서드도 있습니다.이러한 네트워크는 시스템 발생을 의미합니다.

루트 계통 네트워크
X를 택사 집합으로 하자.X상의 근원 계통 네트워크 N은 X의 분류군에 의해 잎세트가 생물적으로 라벨링된 근원 방향 비순환 그래프이다.

뿌리 계통 발생 네트워크는 뿌리 계통 발생 나무와 같이 진화 역사를 명확하게 표현합니다.이는 종(種)이 분화(specify)되고 융합(hybridized)되고 유전물질이 전달되는(수평 유전자 이동) 순서를 시각화하는 것을 의미한다.

네트워크의 클래스

계산상 연구에서는 네트워크 클래스(특정 속성을 가진 모든 네트워크의 서브셋)에 대한 주의를 제한하는 경우가 많습니다.계산의 단순성이 주된 목표이지만, 이러한 클래스의 대부분은 생물학적 정당성도 가지고 있습니다.현재 수학적 계통학 문헌에서 사용되고 있는 몇 가지 중요한 클래스는 트리-자녀 네트워크,[9][10] 트리 기반 네트워크 및 레벨-k[11][12] 네트워크입니다.

계통 발생 네트워크를 계산하는 소프트웨어

레퍼런스

  1. ^ Huson DH, Scornavacca C (2011). "A survey of combinatorial methods for phylogenetic networks". Genome Biology and Evolution. 3: 23–35. doi:10.1093/gbe/evq077. PMC 3017387. PMID 21081312.
  2. ^ Huson DH, Rupp R, Scornavacca C (2010). Phylogenetic Networks. Cambridge University Press. Archived from the original on 2014-07-14. Retrieved 2010-03-23.
  3. ^ Arenas M, Valiente G, Posada D (December 2008). "Characterization of reticulate networks based on the coalescent with recombination". Molecular Biology and Evolution. 25 (12): 2517–20. doi:10.1093/molbev/msn219. PMC 2582979. PMID 18927089.
  4. ^ Huson DH, Bryant D (February 2006). "Application of phylogenetic networks in evolutionary studies". Molecular Biology and Evolution. 23 (2): 254–67. doi:10.1093/molbev/msj030. PMID 16221896.
  5. ^ Schliep K, Potts AJ, Morrison DA, Grimm GW (2017). "Intertwining phylogenetic trees and networks". Methods in Ecology and Evolution. 8 (10): 1212–1220. doi:10.1111/2041-210X.12760.
  6. ^ Schliep KP (2018). "R package: Estimating phylogenetic trees with phangorn" (PDF).
  7. ^ Cardona G, Rosselló F, Valiente G (December 2008). "Extended Newick: it is time for a standard representation of phylogenetic networks". BMC Bioinformatics. 9: 532. doi:10.1186/1471-2105-9-532. PMC 2621367. PMID 19077301.
  8. ^ Legendre P, Makarenkov V (April 2002). "Reconstruction of biogeographic and evolutionary networks using reticulograms". Systematic Biology. 51 (2): 199–216. doi:10.1080/10635150252899725. PMID 12028728.
  9. ^ Cardona G, Rosselló F, Valiente G (October 2009). "Comparison of tree-child phylogenetic networks". IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics. 6 (4): 552–69. arXiv:0708.3499. doi:10.1109/TCBB.2007.70270. hdl:2117/7146. PMID 19875855.
  10. ^ Francis AR, Steel M (September 2015). "Which Phylogenetic Networks are Merely Trees with Additional Arcs?". Systematic Biology. 64 (5): 768–77. doi:10.1093/sysbio/syv037. PMC 4538883. PMID 26070685.
  11. ^ Choy C, Jansson J, Sadakane K, Sung WK (2005-05-20). "Computing the maximum agreement of phylogenetic networks". Theoretical Computer Science. Pattern Discovery in the Post Genome. 335 (1): 93–107. doi:10.1016/j.tcs.2004.12.012. ISSN 0304-3975.
  12. ^ "ISIPhyNC - Information System on Inclusions of Phylogenetic Network Classes". phylnet.univ-mlv.fr. Retrieved 2019-06-13.
  13. ^ Arenas M, Patricio M, Posada D, Valiente G (May 2010). "Characterization of phylogenetic networks with NetTest". BMC Bioinformatics. 11: 268. doi:10.1186/1471-2105-11-268. PMC 2880032. PMID 20487540.
  14. ^ Samson, Stéphane; Lord, Étienne; Makarenkov, Vladimir (26 May 2022). "SimPlot++: a Python application for representing sequence similarity and detecting recombination". Bioinformatics. 38 (11): 3118–3120. doi:10.1093/bioinformatics/btac287.

추가 정보