Sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây nối hàng xóm là loại cây phát sinh loài do mỗi phương pháp tạo ra. UPGMA là kỹ thuật xây dựng cây phát sinh loài có rễ trong khi cây ghép hàng xóm là kỹ thuật xây dựng cây phát sinh loài chưa ra rễ.
Cây phát sinh loài là những sơ đồ dạng cây thể hiện mối quan hệ tiến hóa giữa các sinh vật. Cây phát sinh loài có thể có các cấu trúc liên kết khác nhau tùy thuộc vào kỹ thuật xây dựng cây. UPGMA và cây nối hàng xóm là hai phương pháp chính để xây dựng cây phát sinh loài.
UPGMA là gì?
Trong tin sinh học, có các kỹ thuật phân cụm khác nhau. UPGMA là viết tắt của phương pháp nhóm cặp không trọng số và trung bình số học. Nó là một phương pháp phân nhóm theo thứ bậc. Phương pháp được giới thiệu bởi Sokal và Michener. Đây là kỹ thuật phát triển cây phát sinh loài nhanh nhất. Cây phát sinh loài kết quả là cây phát sinh loài có rễ có tổ tiên chung.
Khi vẽ cây phát sinh loài bằng phương pháp UPGMA, nó coi tỷ lệ tiến hóa là như nhau cho tất cả các dòng. Vì vậy, đây là một giả định quan trọng được thực hiện trong kỹ thuật UPGMA. Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm chính của kỹ thuật vì tỷ lệ đột biến không được xem xét trong quá trình xây dựng cây. Thay vào đó, nó giả định tỷ lệ đột biến là một hằng số. Hơn nữa, giả thuyết này được gọi là "Giả thuyết đồng hồ phân tử". Do đó, trong bối cảnh thực tế, cây phát sinh loài được xây dựng từ phương pháp UPGMA có thể không chính xác và đáng tin cậy.
Hình 01: Cây phát sinh chủng loại được vẽ từ UPGMA
Phương pháp UPGMA xem xét khoảng cách theo cặp để tạo ra cây phát sinh loài. Ban đầu, mỗi loài là một cụm, và hai cụm như vậy với khoảng cách tiến hóa nhỏ nhất tạo thành một cặp. Do đó, nó phụ thuộc vào ma trận khoảng cách. Biểu thức thuật toán đóng một vai trò quan trọng trong việc giải thích dữ liệu của cây phát sinh loài được vẽ bằng phương pháp UPGMA.
Cây Nối Hàng Xóm là gì?
Cây nối hàng xóm là một kỹ thuật phân cụm khác được sử dụng để tạo ra cây phát sinh loài. Naruya Saitou và Masatoshi Nei là những người tiên phong trong việc giới thiệu phương pháp này. Kỹ thuật này tạo ra một cây chưa được root, không giống như UPGMA. Hơn nữa, phân cụm trong phương pháp này không dựa vào khoảng cách siêu mét. Tuy nhiên, nó xem xét sự thay đổi của tốc độ tiến hóa khi xây dựng cây phát sinh loài. Do đó, có những biến thể trong các cây được vẽ bằng kỹ thuật này. Do đó, phương pháp này sử dụng các thuật toán toán học đặc biệt để đánh giá các biến thể đó.
Hình 02: Cây phát sinh chủng loại được rút ra từ Phương pháp kết hợp hàng xóm
Khi xây dựng các cây, phương pháp này xem xét khoảng cách giữa từng dòng dõi riêng biệt. Mỗi dòng tham gia vào nút mới được xây dựng trong cây. Tất cả các nút này đều tham gia vào nút trung tâm. Do đó, khi một nút mới xuất hiện, khoảng cách từ nút trung tâm đến nút mới là quan trọng và được tính toán bằng các thuật toán. Các dữ liệu thuật toán này quyết định vị trí của nút mới.
Điểm tương đồng giữa UPGMA và Cây kết nối hàng xóm là gì?
- Cả hai phương pháp đều sử dụng kỹ thuật phân cụm khi xây dựng cây phát sinh loài.
- Hơn nữa, cả hai phương pháp đều yêu cầu sử dụng các thuật toán toán học để diễn giải cây phát sinh loài.
- Dữ liệu trình tự DNA đóng một vai trò quan trọng trong cả hai phương pháp.
- Cả hai phương pháp đều dẫn đến phương pháp phân nhóm từ dưới lên.
- Hơn nữa, có thể phân tích các tập dữ liệu lớn bằng cả hai kỹ thuật.
- Phân tích dữ liệu thống kê có thể được áp dụng cho cả hai loại cây bằng phương pháp bootstrap.
- Cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong việc phân loại và xác định các sinh vật.
- Hơn nữa, cả hai phương pháp đều cung cấp dữ liệu về các mối quan hệ tiến hóa của các sinh vật.
Sự khác biệt giữa UPGMA và Cây tham gia hàng xóm là gì?
Sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây nối hàng xóm phụ thuộc vào loại cây được xây dựng. Vì vậy, UPGMA tạo ra một cây có gốc trong khi cây nối hàng xóm tạo ra một cây chưa được cắm rễ. Hơn nữa, UPGMA là một phương pháp kém tin cậy hơn trong khi cây nối hàng xóm là một phương pháp đáng tin cậy hơn UPGMA. Vì vậy, đây là một sự khác biệt khác giữa UPGMA và cây tham gia hàng xóm.
Hình ảnh thông tin dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa UPGMA và cây kết hợp hàng xóm.
Tóm tắt - UPGMA vs Cây gia nhập hàng xóm
UPGMA và phương pháp cây ghép hàng xóm là hai kỹ thuật quan trọng trong quá trình xây dựng cây phát sinh loài. Trong khi phương pháp UPGMA không xem xét tốc độ tiến hóa, phương pháp nối hàng xóm xem xét nó trong quá trình xây dựng cây. Do đó, độ phức tạp và độ tin cậy của cây phát sinh loài từ phương pháp cây NJ là cao. Tuy nhiên, nó không nhanh như phương pháp UPGMA. Hơn nữa, sự khác biệt chính giữa UPGMA và cây nối hàng xóm phụ thuộc vào loại cây kết quả từ mỗi kỹ thuật. UPGMA dẫn đến một cây phát sinh loài có rễ trong khi phương pháp kết hợp cây hàng xóm dẫn đến một cây phát sinh loài không có rễ.
