náhled|Fylogenetika hledá přirozené taxony, zpravidla odmítá parafyletismus a polyfyletismus Fylogenetika je obor systematické biologie, který se snaží najít vývojové vztahy mezi organizmy. Odmítá tedy hierarchii formální, namísto ní se snaží najít skutečnou příbuznost na základě představy, že všechny organismy měly svého univerzálního společného předka.

Fylogenetika má tedy přímý vztah s dějem označovaným jako fylogeneze, což je vývoj druhu v evolučním procesu (tedy předmět studia fylogenetiky).

Fylogenetické analýzy je možné provádět v prostředí R za pomoci různých balíků, např. ape, phytools, pegas, phyloseq a další. Pro konstrukci fylogenetických stromů se často používají metody Metoda maximální věrohodnosti, Metoda maximální úspornosti (Maximum Parsimony) nebo Metody založené na vzdálenostech (např. Neighbor-Joining). K tomu slouží i specializované programy jako například RAxML, IQ-TREE, PAUP*, MEGA nebo TNT.

Metody fylogenetické analýzy

Rekonstrukce ancestrálních stavů Rekonstrukce ancestrálních stavů je soubor metod, které se používají k odhadu vlastnosti předků jednotlivých taxonů na základě fylogenetického stromu a znaků pozorovaných u současných organismů. Tyto znaky mohou být diskrétní (např. přítomnost nebo absence určité vlastnosti) nebo spojité (např. velikost těla, délka života).Felsenstein, J. (2004). Inferring Phylogenies. Sinauer Associates.

Mezi základní přístupy patří maximum parsimonie, maximum likelihood a bayesovské metody. Volba metody závisí na typu dat a předpokladech o evolučním procesu.

Maximum parsimonie Metoda maximální parsimonie vychází z předpokladu, že evoluce probíhá s minimálním počtem změn. Cílem je nalézt takovou rekonstrukci ancestrálních stavů, která vyžaduje nejmenší počet evolučních kroků. Tento přístup často využívaný zejména pro diskrétní znaky, avšak nepracuje s explicitním modelem evoluce.

Maximum likelihood Metody maximum likelihood odhadují ancestrální stavy na základě pravděpodobnostního modelu evoluce znaků. Tyto metody umožňují pracovat jak s diskrétními, tak se spojitými znaky a poskytují statisticky podložené odhady včetně intervalů spolehlivosti. Často využívanými modely pro spojité znaky jsou například Brownův pohyb.Pagel, M. (1999). Inferring the historical patterns of biological evolution. Nature, 401, 877–884.

Bayesovské přístupy Bayesovské metody využívají principů Bayesovy statistiky a umožňují odhadnout celé rozdělení pravděpodobnosti ancestrálních stavů. Výsledky jsou obvykle získávány pomocí Markovových řetězců Monte Carlo (MCMC) a umožňují přímé vyjádření nejistoty odhadů. Tyto přístupy jsou výpočetně náročnější, ale poskytují velmi flexibilní rámec pro modelování evolučních procesů.Felsenstein, J. (2004). Inferring Phylogenies. Sinauer Associates.

Počítačová analýza ve fylogenetice

Programovací jazyk R Programovací jazyk R je jedním z nejčastěji používaných nástrojů pro fylogenetickou analýzu a evoluční biologii.

Mezi významné programovací balíčky dostupné v R patří například:

apeParadis, E.; Claude, J.; Strimmer, K. (2004). APE: Analyses of Phylogenetics and Evolution in R language. Bioinformatics, 20(2), 289–290. – základní nástroje pro práci s fylogenetickými stromy a rekonstrukci ancestrálních stavů pomocí parsimonie, phytools – metody pro rekonstrukci spojitých znaků, mapování znaků na větve stromu a vizualizaci fylogenetických dat, phangorn – pravděpodobnostní a likelihood přístupy k fylogenetické analýze a rekonstrukci ancestrálních stavů, geiger – modelování evoluce znaků pomocí maximální věrohodnosti a bayesovských metod, adephylo a caper – nástroje pro fylogenetické komparativní metody a analýzu fylogenetického signálu.

Odkazy

Reference

Literatura

Externí odkazy

Kategorie:Biologické obory Kategorie:Biologická systematika Kategorie:Evoluční biologie Kategorie:Genetika Kategorie:Bioinformatika