Эволюциялық ағаш

Эволюциялық ағаш (филогенетикалық ағаш, өмір ағашы) — ата тектері ортақ, бірнеше түрлердің ортасындағы өзара эволюциялық байланысты көрсететін ағаш.

Бірінші сурет.Бактерия, Археи және Эукариоттар секілді үш түйнектік ағзалардың шығу тегін көрсететін теориялық тамырланған ағаш.

Эволюциялық ағаштың төбесі үш бөліктен тұрады: жапырақ, түйін (көп дегенде біреу) жəне тамыр. Əр жапырақ бір тірі ағзаның түрін (немесе эволюцияға ұшыраған кез-келген объект, мысалы тиіннің домены) көрсетеді. Əр түйін эволюциялық жағдайды сипаттайды: ата тек түрінің екі немесе одан да көп түрге бөлінуі, ол түрлер болашақта тəуелсіз эволюцияланады. Тамыр бүкіл түрлердің ата тегін бейнелейді. Филогенетикалық ағаштың қабырғаларын бұтақ деп атайды. "Ағаштың" идеясы өмірге деген ертедегі көзқарастан, яғни жай формадан күрделі формаға дейін қалыптасу үрдісінен пайда болған.

Филогенетикалық ағаштың түрлері

Тамырланған ағаш – ерекшеленген шыңы, тамыры бар ағаш. Бұл ағашты бағдарланған граф десе де болады, себебі бұл ағаштың тамырдан жапыраққа баратын өзіндік бағдары бар. Тамырланған ағаштың әр түйнегі төменде жатырған жапырақтардың ең соңғы ортақ ата тегіне жауап береді. Бірінші суретте тірі ағзалардың үшдомендық жүйесіне сәйкес филогенетикалық ағаш бейнеленген.

Тамырланбаған ағаш – ағаш тамырсыз болады және жапырақтардың байланысын жорамалды ата - тексіз көрсетеді. Тамырланбаған филогенетикалық ағашты қарастырудың себебі түйіндер ортасындағы байланысты табу эволюцияның бағытын табудан оңайырақ болып келеді. Екінші сурет тамырланбаған филогенетикалық ағашты көрсетеді, Тамырланбаған ағашты тамырланған ағашқа айналдырудың ең оңай жолы-түрлердің "сыртқы топтарын" қолдану, яғни бізді қызықтыратын түрге ең жақынын, бірақ сол уақытта бөлек топ болып табылатын түрлер жиынтығын іздеу арқылы тамырды анықтау. Егер зерттеулі объекттер табиғаты (мысалы құрамындағы ақуыздар,т.б.) туралы қосымша мағлұматтарға сүйенсек, кей уақытта тамырды болжап табу оңай болады.

Екінші сурет.Миозин - ақуыздарының филогенетикалық ағашы.

Тамырланған және тамырланбаған эволюциялық ағаштың бифуркациондық және бифуркационсыз түрі, сонымен қатар маркирленген және маркирленбеген түрлері бар. Бифуркациондық ағаштың әр түйініне 3 бұтақтан келеді. Осылайша бифуркациондық ағаш барлық эволюциялық жағдайдың ата тектен кем дегенде екі ұрпақтың таралуын болжай алады. Ағаштың бифуркационсыз түрінің түйінінде 4 немесе одан да көп бұтақтан болады. Маркирленген ағаш жапырақтың атауынан, ал маркирленбеген ағаш тек топологияны бейнелейді.

Эволюциялық ағашқа байланысты терминдер

Дендрограмма – филогенетикалық ағашты схема түрінде бейнелеуді білдіретін ортақ термин.

Кладограмма – бұтақтардың ұзындығын көрсететін мағлұматсыз құралған филогенетикалық ағаш.

Хронограмма – эволюциялық уақытты көрсететін бұтақ ұзындықтарынан құралған филограмма.

Филограмма (немесе фенограмма) – бұтақтардың ұзындығын көрсететін мағлұматы бар филогенетикалық ағаш; бұл ұзындықтар белгілі сипаттаманың өзгерісін, мысалы кез-келген гендегі мутация санын көрсетеді.

Эволюциялық ағашты құрастыру

Филогенетикалық ағаш ереже бойынша ақуыз бен нуклеин қышқылдарының (ДНҚ және РНҚ) бірізділігімен реконсрукцияланады. Ағаштар арнайы есептеу алгоритымының қолданысымен құрылады. Эволюциялық ағашты құрастыру әдістері бірнеше критерийлерге сай болуы тиіс:

1. тиімділік (есептеу үшін қанша уақыттың кететіні);
2. пайдалылық (алынған мәліметтердің пайдалылығы және пайдасыздығы);
3. қайталануы (егер әр тексеріс сайын сол мәселелі модельден әртүрлі мәліметтер алынса, жауаптар қайталанады ма?);
4. қателіктерге төзімділігі (қарастырылған моледьдің қателіктерді дұрыстауға шамасының келуі):
5. ескертулерді көрсету (қате қолдану болған жағдайда ескерту).