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第九章 分子进化与系统发育

生物信息学

第九章 分子进化与系统发育

反达尔文的进化论

– 多样性源于随机,非自然选择的主导。很多突变是遗传漂变,不是自然选择的

结果。有的突变是中性或接近中性,不妨碍生物的生存和繁殖。 催生了很多领域的研究 – 分子进化的速率问题 – 分子进化的恒定性问题 – 中性突变和功能性约束问题 – 种群中的多态性问题

提供了一个很好的背景假设

– 可以用很好的统计模型去实践

– 可以用随机过程的理论去推导

直系同源(orthologs): 同源的基因是由于共同的祖先基因进化而产生的。

旁系同源(paralogs): 同源的基因是由于基因复制产生的。

以上两个概念代表了两个不同的进化事件

用于分子进化分析中的序列必须是直系同源的,才能真实反映进化过程。

二、系统发育分析的原理

距离法构建进化树的原理

距离法的思路

首先要定义两个序列/物种间的进化距离。

然后把距离相近的序列/物种放在一起。这样就得到最终的进化树。

问题的关键是如何定义一个距离?如何用一个距离去描述两个序列/物种间的进

化差异?(其实,我们常说的差异度就是一种最基本的距离。如果我们在考虑理

化性质,涉及到每个氨基酸/核苷酸的差异,那样这个距离就会相对准确了)。

通过距离矩阵建树的方法

由进化距离构建进化树的方法有很多,常见有:

1. Fitch-Margoliash Method (FM法)

2. Neighbor-Joining Method (NJ法/邻接法)

3. Neighbors Relation Method (邻居关系法)4. Unweighted Pair Group Method

using arithmetic averages (非加权对组算术平均法,UPGMA)

最大简约法

简约法的思路

相信我们今天生物的多样性是通过最简单的突变模式得到的。

因此逐个检测联配序列的同源位点,同时参考各种可能的进化树,找到一棵/多

棵树上面的突变位点最少。

这种方面的问题是丢失了很多有用的信息,它只能利用差异,但相同的部分没有用

到。这是不合理的。最大似然法(ML)

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