The tärkein ero UPGMA: n ja naapurin liittymispuun välillä on se UPGMA on agglomeratiivinen hierarkkinen klusterointimenetelmä, joka perustuu keskimääräiseen linkitysmenetelmään, kun taas naapuriliitospuu on iteratiivinen klusterointimenetelmä, joka perustuu vähimmäiskehityskriteeriin. Lisäksi UPGMA tuottaa juurtuneen filogeenisen puun, kun taas naapuriliitospuumenetelmä tuottaa juurtumattoman fylogeneettisen puun. Koska UPGMA-menetelmässä oletetaan, että evoluutiovauhti on sama, haaran kärjet ovat yhtä suuret, kun taas naapuriliitospuumenetelmä sallii epätasaiset kehitysvaiheet, haaran pituudet ovat verrannollisia muutoksen määrään.

UPGMA (painottamaton pariryhmämenetelmä aritmeettisella keskiarvolla) ja naapuriliitospuu (NJ) ovat kaksi algoritmityyppiä, jotka rakentavat fylogeneettisiä puita etäisyysmatriisista. Yleensä UPGMA on yksinkertainen, nopea mutta epäluotettava menetelmä, kun taas naapuriliitospuumenetelmä on suhteellisen nopea menetelmä, joka antaa parempia tuloksia verrattuna UPGMA-menetelmään.

Agglomeratiiviset ryhmittelymenetelmät, etäisyysmatriisi, naapuriliitospuu, filogeeninen puu

Mikä on UPGMA

UPGMA (painottamaton pariryhmämenetelmä aritmeettisella keskiarvolla) on yksinkertainen, agglomeratiivinen, hierarkkinen klusterointimenetelmä, joka on omistettu Sokalille ja Michenerille. Se on yksinkertaisin ja nopein tapa rakentaa juurtunut ja ultrametrinen fylogeneettinen puu. Menetelmän suurin haittapuoli on kuitenkin se, että se olettaa saman kehitysvaiheen kaikissa sukuissa. Tämä tarkoittaa, että näiden linjojen mutaatioiden määrä on vakio ajan mittaan. Tätä kutsutaan myös "molekyylikellon hypoteesiksi". Lisäksi se tuottaa kaikki puun oksat, joilla on samanlaiset etäisyydet. Kuitenkin, koska on vaikeaa saada sama mutaatioaste kaikille linjoille, todellisuudessa UPGMA -menetelmä tuottaa useammin epäluotettavia puiden topologioita.

Kuva 1: UPGMA -menetelmä

Lisäksi UPGMA -menetelmä alkaa parimatkamatriisilla. Aluksi oletetaan, että jokainen laji on oma klusterinsa. Sitten se liittyy lähimpään kahteen klusteriin, joilla on matriisin pienin etäisyysarvo. Lisäksi se laskee nivelparin etäisyyden uudelleen ottamalla keskiarvon. Sitten algoritmi toistaa prosessin, kunnes kaikki lajit on yhdistetty yhteen klusteriin.

Mikä on naapurin liittymispuu

Naapuri-yhdistävä (NJ) puumenetelmä on uusin agglomeratiivinen klusterointimenetelmä, jota käytetään fylogeneettisten puiden rakentamiseen. Sen ovat kehittäneet Naruya Saitou ja Masatoshi Nei vuonna 1987. Se rakentaa kuitenkin juurtumattoman fylogeneettisen puun. Lisäksi se ei vaadi ultrametrisiä etäisyyksiä ja käyttää tähtien hajoamismenetelmää. Lisäksi naapuriliitospuun algoritmi mukautuu linjojen evoluutiovauhtien vaihteluun. Siksi se alkaa ratkaisemattomalla tähtimaisella puulla.

Kuva 2: Naapuriliitospuurakenne

Yhtäläisyyksiä UPGMA: n ja naapurin liittymispuun välillä

Ero UPGMA: n ja naapurin liittymispuun välillä

Määritelmä

UPGMA viittaa yksinkertaiseen lähestymistapaan juurtuneen filogeenisen puun rakentamiseksi etäisyysmatriisista, kun taas naapuriin liittyvä puu viittaa uuteen lähestymistapaan fylogeneettisen puun rakentamiseksi, joka on poistettu juurista tähtipuun kautta.

Kehittäjä

UPGMA-menetelmän ovat kehittäneet Sokal ja Michener vuonna 1958, kun taas naapuriliitospuun ovat kehittäneet Naruya Saitou ja Masatoshi Nei vuonna 1987.

Merkitys

Fylogeneettisen puun tyyppi

Vaikka UPGMA-menetelmä rakentaa juurtuneen filogeenisen puun, naapuriliitospuumenetelmä rakentaa juurtumattoman fylogeneettisen puun.

Etäisyyksien tyyppi

Lisäksi UPGMA-algoritmi vaatii etäisyyksien olevan ultrametrisiä, kun taas naapuriliittymispuualgoritmi edellyttää, että etäisyydet aiheuttavat riippuvuutta.

Fylogeneettisen puun oksien luonne

Koska UPGMA -menetelmässä oletetaan, että kehitysvaiheet ovat yhtä suuret, haarakärjet ovat yhtä suuria (sama haaran pituus juurista kärkiin). Koska naapuriliitospuumenetelmä sallii epätasaiset evoluutiovauhat, haaran pituudet ovat verrannollisia muutoksen määrään.

Nopeus

UPGMA on yksinkertainen ja nopea menetelmä, kun taas naapuriliitospuu on suhteellisen nopea menetelmä.

Luotettavuus

Lisäksi UPGMA on epäluotettava menetelmä, kun taas naapuriliitospuu tuottaa parempia tuloksia.

Johtopäätös

UPGMA on yksi kahdesta algoritmista, joka rakentaa fylogeneettisen puun evoluution etäisyysdatan perusteella. Lisäksi se rakentaa juurtuneen filogeenisen puun, jolla on samanlaiset oksapituudet. Lisäksi se on yksinkertainen, nopea ja luotettavin algoritmi fylogeneettisen puun rakentamiseksi etäisyysmatriiseista. Toisaalta naapuriliitospuu on toinen menetelmä, jota käytetään fylogeneettisen puun rakentamiseen etäisyysmatriisista. Se tuottaa kuitenkin juurtumattoman filogeenisen puun, jonka oksapituudet heijastavat muutoksen määrää evoluution aikana. Tämä algoritmi rakentaa myös luotettavimmat fylogeneettiset puut, vaikka algoritmi on suhteellisen vähemmän nopea. Siksi suurin ero UPGMA: n ja naapuriliittymispuun välillä on fylogeneettisen puun ominaisuudet ja algoritmin ominaisuudet.

Viitteet:

1. Pavlopoulos, Georgios A et ai. "Viiteopas puiden analysointiin ja visualisointiin." BioData mining vol. 3, 1 1. 22. helmikuuta 2010, doi: 10.1186/1756-0381-3-12. "UPGMA". UPGMA -menetelmä, saatavana täältä 3. "Naapurin liittymismenetelmä." Naapuriliitosmenetelmä, saatavana täältä.

Kuva:

1. “UPGMA Dendrogram 5S data” Emmanuel Douzery. -Oma työ (CC BY-SA 4.0) Commons Wikimedia 2: n kautta. "Naapuriin liittyvät 7 taksonia alkavat loppuun" Tomfy-Luotu Google-dokumenttien piirustuksen avulla. (CC BY-SA 3.0) Commons Wikimedian kautta