Nyckelskillnaden mellan UPGMA och grannträd är typen av det fylogenetiska trädet som är resultatet av varje metod. UPGMA är tekniken för att konstruera ett rotat fylogenetiskt träd medan grannträd är tekniken för att konstruera ett orotat fylogenetiskt träd.
Fylogenetiska träd är trädliknande diagram som visar evolutionära relationer mellan organismer. Ett fylogenetiskt träd kan ha olika topologier beroende på vilken teknik som används för trädkonstruktion. UPGMA och grannsammanfogningsträd är två huvudmetoder för att bygga fylogenetiska träd.
Vad är UPGMA?
Inom bioinformatik finns det olika klustringstekniker. UPGMA står för Unweighted Pair Group Method och Arithmetic Mean. Det är en hierarkisk grupperingsmetod. Metoden introducerades av Sokal och Michener. Det är den snabbaste tekniken som utvecklar ett fylogenetiskt träd. Det resulterande fylogenetiska trädet är ett rotat fylogenetiskt träd med en gemensam förfader.
När man ritar ett fylogenetiskt träd med UPGMA-metoden, betraktar det evolutionära hastigheter som samma för alla linjer. Detta är således ett viktigt antagande som gjorts i UPGMA-tekniken. Detta är dock också den största nackdelen med tekniken eftersom mutationshastigheten inte beaktas under trädkonstruktionen. Istället antar den mutationshastigheten som en konstant. Vidare kallas denna hypotes som den "molekylära klockhypotesen". Därför, i det verkliga sammanhanget, kanske det fylogenetiska trädet konstruerat från en UPGMA-metod inte är korrekt och tillförlitligt.
Figur 01: Ett fylogenetiskt träd ritat från UPGMA
UPGMA-metoden tar hänsyn till parvisa avstånd för att producera ett fylogenetiskt träd. Till en början är varje art en klunga, och två sådana klungor med det minsta evolutionära avståndet bildar ett par. Därför beror det på avståndsmatrisen. Algoritmuttryck spelar en viktig roll vid tolkningen av data från ett fylogenetiskt träd som ritats med UPGMA-metoden.
Vad är Neighbor Joining Tree?
Neighbor Joining Tree är en annan klustringsteknik som används för att producera ett fylogenetiskt träd. Naruya Saitou och Masatoshi Nei var pionjärerna i att introducera metoden. Tekniken producerar ett orotat träd, till skillnad från UPGMA. Dessutom är klustringen i denna metod inte beroende av ultrametriska avstånd. Den tar dock hänsyn till variationen i evolutionära hastigheter när man konstruerar det fylogenetiska trädet. Det finns alltså variationer i träden som ritas med denna teknik. Därför använder den här metoden speciella matematiska algoritmer för att bedöma dessa variationer.
Figur 02: Ett fylogenetiskt träd ritat från grannsammanfogningsmetod
När man konstruerar träden tar den här metoden hänsyn till avstånden mellan varje härstamning separat. Varje linje ansluter sig till den nybyggda noden i trädet. Alla dessa noder ansluter sig till den centrala noden. Därför, när en ny nod dyker upp, är avståndet från den centrala noden till den nya noden viktigt och beräknas med hjälp av algoritmerna. Dessa algoritmiska data avgör placeringen av den nya noden.
Vilka är likheterna mellan UPGMA och Neighbour Joining Tree?
- Båda metoderna använder klustringstekniker vid konstruktion av fylogenetiska träd.
- Dessutom kräver båda metoderna användning av matematiska algoritmer för att tolka det fylogenetiska trädet.
- DNA-sekvensdata spelar en viktig roll i båda metoderna.
- Båda metoderna resulterar i en bottom-up-klustringsmetod.
- Dessutom är analys av stora datamängder möjlig med båda teknikerna.
- Statistisk dataanalys kan tillämpas för båda typerna av träd med bootstrap-metoden.
- Båda spelar en viktig roll i klassificeringen och identifieringen av organismer.
- Dessutom ger båda metoderna data om organismers evolutionära relationer.
Vad är skillnaden mellan UPGMA och Neighbor Joining Tree?
Nyckelskillnaden mellan UPGMA och grannträd beror på vilken typ av träd som konstrueras. Så UPGMA producerar ett rotat träd medan granne som går med i träd producerar ett orotat träd. Dessutom är UPGMA en mindre pålitlig metod medan grannträd är en pålitlig metod än UPGMA. Så det här är ytterligare en skillnad mellan UPGMA och grannträdet.
Infografiken nedan sammanfattar skillnaden mellan UPGMA och grannträdet.
Sammanfattning – UPGMA vs Neighbor Joining Tree
UPGMA och grannsammanfogningsmetoder är två tekniker som är viktiga under konstruktionen av ett fylogenetiskt träd. Medan UPGMA-metoden inte tar hänsyn till utvecklingshastigheten, tar grannsammanfogningsmetoden hänsyn till det under trädkonstruktionen. Således är komplexiteten och tillförlitligheten hos det fylogenetiska trädet som härrör från NJ-trädmetoden hög. Det är dock inte lika snabbt som UPGMA-metoden. Dessutom beror den viktigaste skillnaden mellan UPGMA och grannträd på vilken typ av träd som är resultatet av varje teknik. UPGMA resulterar i ett rotat fylogenetiskt träd medan grannsammanfogande träd-metoden resulterar i ett orotat fylogenetiskt träd.
