ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭВОЛЮЦИОННЫХ ДИСТАНЦИЙ

Полный текст:


Аннотация

Одним из способов изучения изменчивости биологических объектов является геометризация задачи: представление объектов точками в многомерном пространстве таким образом, чтобы расстояния между точками как можно лучше соответствовали различиям между объектами. Если различия между объектами являются евклидовыми расстояниями, то эта задача (с точностью до переноса, поворота и отражения) решается методами метрического шкалирования. Рассмотрены метрические свойства некоторых широко известных эволюционных дистанций для нуклеотидных последовательностей. Показано, что расстояния Джукса–Кантора и Кимуры не являются метриками. Введено новое расстояние, аналог расстояния Кимуры, – PQ-дистанция. Показано, что p-дистанция и PQ-дистанция являются квадратами евклидовых метрик, названных в статье Ep-дистанцией и EPQ-дистанцией соответственно. Применимость EPQ-дистанции проиллюстрирована на взятом из GenBank множестве нуклеотидных последовательностей цитохрома b 12 видов мышевидных грызунов Западной Сибири и Алтая и сравнена с результатами использования LogDet-расстояния.


Об авторах

В. М. Ефимов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Томский национальный исследовательский государственный университет, Томск, Россия
Россия


М. А. Мельчакова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (НГУ)
Россия


В. Ю. Ковалева
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систематики и экологии животных Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Россия


Список литературы

1. Абрамсон Н.И., Лисовский А.А. Полевочьи // Млекопитающие России: систематико-географический справочник / Ред. И.Я. Павлинов, А.А. Лисовский. М.: КМК, 2012. С. 220–276.

2. Ефимов В.М., Штайгер И.А., Полунин Д.А. и др. Программно-алгоритмический комплекс для многомерного анализа микрочиповых данных // II Междунар. науч.-практ. конф. «Постгеномные методы анализа в биологии, лабораторной и клинической медицине: геномика, протеомика, биоинформатика». Новосибирск, Россия, 14–17 ноября, 2011. С. 120.

3. Ковалева В.Ю., Абрамов С.А., Дупал Т.А. и др. Анализ соответствия и комбинирование молекулярно-генетических и морфологических данных в зоологической систематике // Изв. РАН. Сер. биол. 2012. Вып. 4. С. 404–414.

4. Ковалева В.Ю., Литвинов Ю.Н., Ефимов В.М. Землеройки (Soricidae, Eulipotyphla) Сибири и Дальнего Востока: комбинирование и поиск конгруэнтности молекулярно-генетических и морфологических данных // Зоол. журнал. 2013. Т. 92. Вып. 11. С. 1–15.

5. Лукашов В.В. Молекулярная эволюция и филогенетический анализ. М.: БИНОМ, Лаборатория знаний, 2009. 256 с.

6. Мельчакова М.А. Геометрические аналоги генетических расстояний: Магистерская диссертация. Новосибирск: НГУ, 2013. 33 с.

7. Мельчакова М.А., Ефимов В.М. О метрических свойствах эволюционных расстояний // Тез. докл. конф. «Соврем. пробл. математики, информатики и биоинформатики», посвящ. 100-летию А.А. Ляпунова, 11–14 окт. 2011 г. Новосибирск, 2011. С. 88.

8. Млекопитающие России: систематико-географический справочник / Ред. И.Я. Павлинов, А.А. Лисовский. М.: КМК, 2012. 604 с.

9. Ней М., Кумар С. Молекулярная эволюция и филогенетика. Киев: КВЩ, 2004. 418 с.

10. Петровский А.Б. Пространства множеств и мультимножеств. М.: Едиториал УРСС, 2003. 248 с.

11. Felsenstein J. Inferring phylogenies. Sunderland: Sinauer Associates, 2003. 664 p.

12. Hamming R.W. Error detecting and error correcting codes // Bell Syst. Tech. J. 1950. V. 29. Nо. 2. P. 147–160.

13. Jukes T.H., Cantor C.R. Evolution of protein molecules // Mammalian Protein Metabolism / Ed. H.N. Munro. N.Y.: Acad. Press, 1969. P. 21–132.

14. Kimura M. A simple method for estimating evolutionary rates of base substitutions through comparative studies of nucleotide sequences // J. Mol. Evol. 1980. V. 16. Nо. 2. P. 111–120.

15. Klingenberg C.P., Ekau W. A combined morphometric and phylogenetic analysis of an ecomorphological trend: pelagization in Antarctic fishes (Perciformes: Nototheniidae) // Biol. J. Linn. Soc. 1996. V. 59. Nо. 2. P. 143–177.

16. Klingenberg C.P., Gidaszewski N.A. Testing and quantifying phylogenetic signals and homoplasy in morphometric data // Syst. Biol. 2010. V. 59. Nо. 3. P. 245–261.

17. Lockhart P.J., Steel M.A., Hendy M.D., Penny D. Recovering evolutionary trees under a more realistic model of sequence evolution // Mol. Biol. Evol. 1994. V. 11. Nо. 4. P. 605–612.

18. Mammal species of the world: a taxonomic and geographic reference / Eds D.E. Wilson, D.M. Reeder. 3rd ed. Baltimore: J. Hopkins Univ. Press, 2005. 2142 p. Available at http://www.departments.bucknell.edu/biology/resources/msw3/ browse.asp

19. Mantel N. The detection of disease clustering and a generalized regression approach // Cancer Res. 1967. V. 27. P. 209–220.

20. Mantel N., Valand R.S. A technique of nonparametric multivariate analysis // Biometrics. 1970. V. 26. P. 547–558.

21. Polly P.D., Lawing A.M., Fabre A.C., Goswami A. Phylogenetic principal components analysis and geometric morphometrics // Hystrix, the Italian J. Mammalogy. 2013. V. 24. Nо. 1. P. 1–9.

22. Revell L.J. Size-correction and principal components for interspecific comparative studies // Evolution. 2009. V. 63. P. 3258–3268.

23. Shepard R.N. The analysis of proximities: multidimensional scaling with an unknown distance function. 1 // Psyсhometrika. 1962. V. 27. Nо. 2. P. 125–140.

24. Tamura K., Peterson D., Peterson N. et al. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood; evolutionary distance; and maximum parsimony methods // Mol. Biol. Evol. 2011. V. 28. P. 2731–2739.

25. Torgerson W.S. Multidimensional scaling: I. Theory and method // Psychometrika. 1952. V. 17. Nо. 4. P. 401–419.

26. Zharkikh A. Estimation of evolutionary distances between nucleotide sequences // J. Mol. Еvol. 1994. V. 39. P. 315–329.


Дополнительные файлы

Просмотров: 75

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)