Новый вычислительный инструмент упрощает генетический анализ для эволюционных биологов
Исследователи из Университета Хоккайдо разработали новый вычислительный инструмент, помогающий эволюционным биологам анализировать сложные генетические данные для восстановления эволюционной истории видов и их взаимосвязей.
Инструмент PsiPartition повышает как вычислительную эффективность анализа данных, так и точность филогенетических деревьев, визуализирующих эти взаимосвязи. Новый метод опубликован в Journal of Molecular Evolution.
Анализируя генетические различия между видами, биологи могут определить степень их родства и восстановить эволюционную историю. Результатом такого анализа является филогенетическое дерево, иллюстрирующее ветвление эволюции, показывающее общих предков и пути дивергенции, приведшие к современному биоразнообразию.
Современные технологии секвенирования генерируют огромные объёмы геномных данных для филогенетического анализа, но разные участки генома эволюционируют с разной скоростью. Некоторые гены меняются быстрее других, а определённые части генома демонстрируют уникальные эволюционные паттерны.
Это явление, известное как гетерогенность сайтов, затрудняет точное моделирование эволюции с помощью существующих подходов, которые могут быть либо слишком медленными, либо неточными.
«PsiPartition — полезный инструмент, который упрощает анализ данных ДНК, разделяя их на группы, или партиции, чтобы учесть различия в скорости эволюции различных частей ДНК», — объясняет первый автор исследования Шиджи Сюй.
«Уникальность PsiPartition заключается в его способности быстро и точно определять скорости эволюции с помощью продвинутых алгоритмов. Он также автоматически определяет оптимальное количество партиций для использования, экономя время и уменьшая ошибки, характерные для традиционных методов».
PsiPartition показал впечатляющие результаты при тестировании как на реальных, так и на смоделированных данных. Он значительно повысил скорость обработки, особенно для больших наборов данных, а также преуспел в работе со сложными, высоковариабельными данными.
Наиболее примечательно, что для семейства ночных бабочек Noctuidae он повысил точность реконструированных филогенетических деревьев, поскольку bootstrap-поддержка ветвей была высокой. Таким образом, деревья, построенные с помощью PsiPartition, дают иную и, возможно, более точную эволюционную реконструкцию для этих видов.
«Наш инструмент позволит эволюционным биологам изучать виды более точно и эффективно», — говорит ведущий автор, профессор Акира Онода.
«Упрощая анализ больших и сложных геномных наборов данных, PsiPartition предоставляет мощный новый инструмент для эволюционных исследований».