Nøgleforskellen mellem UPGMA og nabotræ er typen af det fylogenetiske træ, der er resultatet af hver metode. UPGMA er teknikken til at konstruere et rodfæstet fylogenetisk træ, mens nabotræ er teknikken til at konstruere et fylogenetisk træ uden rod.
Fylogenetiske træer er trælignende diagrammer, der viser evolutionære forhold mellem organismer. Et fylogenetisk træ kan have forskellige topologier afhængigt af den teknik, der bruges til trækonstruktion. UPGMA og nabotræ er to hovedmetoder, der bygger fylogenetiske træer.
Hvad er UPGMA?
I bioinformatik er der forskellige klyngeteknikker. UPGMA står for Unweighted Pair Group Method and Arithmetic Mean. Det er en hierarkisk grupperingsmetode. Metoden blev introduceret af Sokal og Michener. Det er den hurtigste teknik, der udvikler et fylogenetisk træ. Det resulterende fylogenetiske træ er et rodfæstet fylogenetisk træ med en fælles forfader.
Når man tegner et fylogenetisk træ ved hjælp af UPGMA-metoden, betragter det evolutionære hastigheder som de samme for alle afstamningerne. Dette er således en vigtig antagelse i UPGMA-teknikken. Dette er dog også den største ulempe ved teknikken, da mutationshastigheden ikke tages i betragtning under trækonstruktionen. I stedet antager den mutationshastigheden som en konstant. Yderligere betegnes denne hypotese som "molekylær urhypotesen". Derfor, i den virkelige kontekst, er det fylogenetiske træ konstrueret ud fra en UPGMA-metode muligvis ikke nøjagtigt og pålideligt.
Figur 01: Et fylogenetisk træ tegnet fra UPGMA
UPGMA-metoden overvejer parvise afstande for at producere et fylogenetisk træ. I starten er hver art en klynge, og to sådanne klynger med den mindste evolutionære afstand danner et par. Derfor afhænger det af afstandsmatrixen. Algoritmeudtryk spiller en stor rolle i fortolkningen af data fra et fylogenetisk træ tegnet ved hjælp af UPGMA-metoden.
Hvad er Neighbor Joining Tree?
Neighbor Joining Tree er en anden klyngeteknik, der bruges til at producere et fylogenetisk træ. Naruya Saitou og Masatoshi Nei var pionererne i at introducere metoden. Teknikken producerer et træ uden rod, i modsætning til UPGMA. Desuden er clustering i denne metode ikke afhængig af ultrametriske afstande. Den overvejer dog variationen i evolutionære hastigheder, når man konstruerer det fylogenetiske træ. Der er således variationer i træerne tegnet ved hjælp af denne teknik. Derfor bruger denne metode specielle matematiske algoritmer til at vurdere disse variationer.
Figur 02: Et fylogenetisk træ tegnet fra nabosammenføjningsmetode
Når man konstruerer træerne, tager denne metode hensyn til afstandene mellem hver slægt separat. Hver afstamning slutter sig til den nykonstruerede knude i træet. Alle disse knudepunkter slutter sig til den centrale knude. Derfor, når en ny node dukker op, er afstanden fra den centrale node til den nye node vigtig og beregnes ved hjælp af algoritmerne. Disse algoritmiske data bestemmer placeringen af den nye node.
Hvad er lighederne mellem UPGMA og Neighbour Joining Tree?
- Begge metoder bruger klyngeteknikker ved konstruktion af fylogenetiske træer.
- Desuden kræver begge metoder brug af matematiske algoritmer til at fortolke det fylogenetiske træ.
- DNA-sekvensdata spiller en vigtig rolle i begge metoder.
- Begge metoder resulterer i en bottom-up klyngemetode.
- Desuden er analyse af store datasæt mulig ved brug af begge teknikker.
- Statistisk dataanalyse kan anvendes for begge typer træer ved hjælp af bootstrap-metoden.
- Begge spiller en vigtig rolle i klassificering og identifikation af organismer.
- Desuden giver begge metoder data om organismers evolutionære forhold.
Hvad er forskellen mellem UPGMA og Neighbor Joining Tree?
Nøgleforskellen mellem UPGMA og nabotræet afhænger af trætypen, der er konstrueret. Så UPGMA producerer et rodfæstet træ, mens nabotræ, der tilslutter sig, producerer et træ uden rod. Desuden er UPGMA en mindre pålidelig metode, mens nabotræ er en pålidelig metode end UPGMA. Så dette er endnu en forskel mellem UPGMA og nabotræet.
Nedenstående infografik opsummerer forskellen mellem UPGMA og nabotræet.
Oversigt – UPGMA vs Neighbor Joining Tree
UPGMA- og nabosammenføjningstræmetoder er to teknikker, der er vigtige under konstruktionen af et fylogenetisk træ. Mens UPGMA-metoden ikke tager den evolutionære hastighed i betragtning, tager nabosammenføjningsmetoden det i betragtning under trækonstruktionen. Således er kompleksiteten og pålideligheden af det fylogenetiske træ, der er resultatet af NJ-træmetoden, høj. Det er dog ikke så hurtigt som UPGMA-metoden. Desuden afhænger den vigtigste forskel mellem UPGMA og nabotræet på trætypen, der er resultatet af hver teknik. UPGMA resulterer i et rodfæstet fylogenetisk træ, mens metoden med nabotilslutning resulterer i et fylogenetisk træ uden rod.
