生物进化的分子基础 Molecular Evolution.ppt

Introduction to Computational Biology Sij的计算公式： 其中： 分支长度的计算公式： Introduction to Computational Biology 确定一个内部节点A （连接邻居i, j）后，计算A与其它分类群k距离： 得到新的距离矩阵（维数减1）…… NJ法本质上是一种寻找最优拓扑结构的谱系聚类算法。同时给出系统发育树的拓扑结构以及分支的长度。 优点： 1、可以较快地构建系统树； 2、适用于分析较大的数据集； 3、能够较方便地进行自展（Bootstrap）检验。 Introduction to Computational Biology §6.4 系统发育树的构建方法之二 ——最大简约法 (Maximum Parsimony Method) Introduction to Computational Biology Okkhams Razor/Accam’s Razor Entities should not be multiplied unnecessarily 如无必要，勿增实体 Pluralitas non est ponenda sine necessitate.　　Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora.　　Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem 万事万物应该尽量简单，而不是更简单。——爱因斯坦 MP算法基本思想 （Fitch, 1971; Hartigan, 1973） 考虑m个核苷酸（或氨基酸）序列（m ? 4），假定4种核苷酸（或20种氨基酸）可突变为与自身不同的任何一种。 1）对于任一给定的拓扑结构，可以推断每个位点的祖先状态； 2）对于该拓扑结构，可以计算出用来解释整个进化过程所需的核苷酸（或氨基酸）的最小替代数目； 3）对所有可能正确的拓扑结构计算它们的最小替代数目，选择其中最小的作为最优拓扑结构。 * Introduction to Computational Biology 第六章 分子进化 与 系统发育树 Introduction to Computational Biology §6.1 生物进化的分子基础 Darwin, Charles (1809-1882) 《The Origin of Species》 （1859） Introduction to Computational Biology Introduction to Computational Biology 经典的进化学方法 化石证据 (Fossil) 比较形态学证据 (Comparative morphology) 比较生理学证据 (Comparative physiology) 系统学(Systematics) 分类学(Taxonomy) Introduction to Computational Biology 进化学的分子途径 普适性： 由4种核酸组成 ? DNA序列的演化、氨基酸序列演化 可比较性： 比较不同物种的有关DNA序列 ? 建立DNA序列的演化模型、氨基酸序列的演化模型 基因组编码信息的丰富： 基因组序列包含复杂的信息结构 分子系统发育学 Molecular Phylogenetics 序列比较：源于同一祖先DNA序列的两条DNA，考察二者的差异。 序列差异：进化过程中分子突变的痕迹 分子进化：以累计在DNA分子上的历史信息为基础，研究分子水平的生物进化过程和机制。 Introduction to Computational Biology 生物进化的分子机制 基因突变 1、核苷酸替代、插入/缺失、重组 2、基因转换 固定在生物个体 以及物种内 遗传漂变 自然选择 传递给后代 Introduction to Computational Biology DNA序列的突变 性状改变 DNA分子的改变 核苷酸替代substitution 核苷酸缺失 deletion 核苷酸插入 insertion 核苷酸倒位 invertion Introduction to Computational Biology Thr Tyr Leu Leu ACC TAT TTG CTG ACC TCT TTG CTG Thr Ser Leu Leu 替代 Thr Tyr Leu Leu ACC TAT TTG CTG ACC TAC TTT GCT