Optimierung von phylogenetischen Bäumen

Siehe auch...
...Einen Neighbor-Joining Baum erstellen...
...Phylogentische Analysen - Grundlagen von Bäumen...

Nachdem man einen phylogenetischen Baum mit z.B. MEGA berechnet hat, stellt sich die Frage, was man mit dem Baum zeigen will. Phylogenetische Bäume lassen sich in der Regel unterschiedlich darstellen. Zum einen gibt es grundsätzliche Darstellungen (MEGA unterscheidet hier zwischen klassisch, radiär und kreisförmig) und zum anderen ist vielleicht nicht jede Information im Baum relevant für die aktuelle Fragestellung.

Abb. 1: NJ-Phylogeny von Bambus, basierend auf rbcL Sequenzen. Klassisches Phylogram. Rohfassung.

In Abbildung 1 sehen wir die direkte Ausgabe (Rohfassung) eines phylogenetischen Baumes (NJ) der mit 1000 Bootstrap Replikaten getestet wurde. An den Knotenpunkten stehen Prozent Angaben. Diese geben wieder, wie oft die nachfolgenden Einheiten bei den Baum-Replikaten in dieser Zusammensetzung vor kamen. Je höher die Zahl, desto sicherer ist es, dass diese Aufteilung von Bedeutung ist. Im dargestellten Phylogram wird Wert auf die Darstellung der genetischen Distanz (in Form von Veränderungen innerhalb des untersuchten Sequenz-Bereichs) gelegt. Deswegen findet man in der Abbildung auch einen Maßstab. Die Länge von Knotenpunkt zu Knotenpunkt bzw. zum Ende eines Zweiges ist relativ zur genetischen Distanz. Im angeführten Beispiel entspricht die Länge des Maßstabes 0.2 % genetischer Distanz. Bei einer Sequenz Länge von 500 Nucleotiden wäre das 1 Nucleotid, dass im Vergleich anders ist.
Will man mit seinem Baum besonders auf die genetische Distanz hinweisen, würde es sich anbieten, diese für die Zweige anzuzeigen und die Bootstrap Werte auszublenden. Das lässt sich bewerkstelligen indem man über das View-Menü die Optionen auswählt und im Branch-Tab die Anzeige der Statistik/Frequenz abwählt und statt dessen die Zweig-Längen anzeigen lässt.

Abb. 2: Branch Tab, Tree Options Menü von MEGA

Zur Veranschaulichung der 3 Hauptgruppen innerhalb der Bambus Gewächse habe ich diverse Gruppierungen zusammengeklappt.

Abb. 3: Modifizierter Baum aus Abb. 1 mit Schwerpunkt auf die Distanzen zwischen den Bambus Hauptgruppen Arundinarieae, Bambuseae und Olyreae.

Will man mehr auf die Gruppierungen eingehen, empfiehlt es sich den Baum als Cladogram darzustellen und Verzweigungen nur dann zu berücksichtigen, wenn die zugrunde liegenden Daten diese mit einer gewissen Sicherheit unterstützen. In MEGA lässt sich das erreichen indem man einen kondensierten Baum erstellt (Compute - Condensed Tree):

Abb. 4: Modifizierter (kondensierter) Baum aus Abb. 1 mit Schwerpunkt auf Gruppierungen (hier innerhalb der Arundinarieae) die mit mehr als 50% der Bootstrap Replikate unterstützt werden. 

Zuletzt will ich noch auf die Subtree Drawing Options hinweisen, mit denen man auf übergeordnete Gruppierungen hinweisen kann (Abb. 4, Arundinarieae).


Zusammen mit den Tree Options lässt sich so auf besondere Dinge hinweisen, die in der Rohfassung des Baumes nicht direkt ersichtlich sind.

Abb. 5: Modifizierter (kondensierter) Baum aus Abb. 1 mit Schwerpunkt auf Arundinarieae und Bambuseae einschließlich einer Blatt Charakteristik (40 X stereomikroskopische Aufnahme, getrocknertes Blatt, Unterseite).

Mehr Informationen, wie z.B. alternative Software für die Darstellung von phylogenetischen Bäumen findet man hier.

Grüße
Thomas