تحليل علم الوراثة التطورية الجزيئية

برنامج تحليل علم الوراثة التطورية الجزيئية ( MEGA ) هو برنامج حاسوبي يُستخدم لإجراء التحليل الإحصائي للتطور الجزيئي وبناء الأشجار التطورية . يتضمن البرنامج العديد من الأساليب والأدوات المتطورة لعلم الوراثة التطورية وعلم الطب التطوري . وهو مرخص كبرنامج مجاني احتكاري . بدأ مشروع تطوير هذا البرنامج بقيادة ماساتوشي ني في مختبره بجامعة ولاية بنسلفانيا ، بالتعاون مع طالب الدراسات العليا سودير كومار وزميله ما بعد الدكتوراه كويتشيرو تامورا. [ 2 ] كتب ني دراسة (ص 130) يحدد فيها نطاق البرنامج ويعرض الأساليب الإحصائية الجديدة التي أُدرجت في MEGA. قام كومار وتامورا بكتابة مجموعة البرامج الحاسوبية بالكامل. ونظرًا لعدم توفر إمكانية إرسال الدراسة والبرنامج إلكترونيًا في أجهزة الحاسوب آنذاك، فقد تم إرسالهما عبر البريد. منذ البداية، صُمم برنامج MEGA ليكون سهل الاستخدام ويحتوي على أساليب إحصائية متينة فقط. 

صدرت النسخة الثانية من برنامج MEGA (MEGA2)، التي شاركت في تأليفها الباحثة إنغريد جاكوبسون، عام 2001. [ 3 ] وبفضل التطورات في تكنولوجيا الحاسوب، أصبح بالإمكان إرسال جميع برامج الحاسوب وملفات التعليمات الخاصة بهذه النسخة إلكترونيًا. في ذلك الوقت تقريبًا، تولى كومار (الذي يعمل حاليًا في جامعة تمبل ) وتامورا (الذي يعمل حاليًا في جامعة طوكيو الحضرية ) قيادة مشروع MEGA. وكثيرًا ما استُخدم كتاب " تحليل علم الوراثة التطوري الجزيئي" كمرجع أساسي لأساليب جديدة لدراسة التطور الجزيئي.

تم تحديث برنامج MEGA وتوسيعه عدة مرات، وتتوفر جميع هذه الإصدارات حاليًا على موقع MEGA الإلكتروني. تم تحسين أحدث إصدار، MEGA7، للاستخدام على أنظمة الحوسبة 64 بت . يتوفر MEGA بنسختين: نسخة بواجهة مستخدم رسومية كبرنامج أصلي لنظام التشغيل Microsoft Windows، ونسخة سطر أوامر، MEGA-Computing Core (MEGA-CC)، للتشغيل الأصلي عبر منصات متعددة . تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع ويتم الاستشهاد بها بكثرة. مع ملايين التنزيلات عبر الإصدارات المختلفة، تم الاستشهاد ببرنامج MEGA في أكثر من 85,000 ورقة بحثية. وقد تم الاستشهاد بالإصدار الخامس أكثر من 25,000 مرة خلال أربع سنوات. [ 4 ]

سمات

بناء محاذاة التسلسل

محرر المحاذاة - ضمن برنامج MEGA، يُعد محرر المحاذاة أداةً تُستخدم لتحرير وإنشاء محاذاة تسلسلية متعددة. يتضمن محرر المحاذاة في MEGA أداةً مُدمجةً لبرنامجي ClustalW وMUSCLE. تتم جميع العمليات في مستكشف التحليل، الموجود في القائمة الرئيسية لبرنامج MEGA. عند إنشاء محاذاة جديدة، يُعرض على المستخدم ثلاثة خيارات: إنشاء محاذاة جديدة، أو فتح جلسة محاذاة محفوظة، أو استرداد التسلسلات من ملف (استيراد التسلسلات من NCBI). بمجرد تحديد أحد الخيارات، يُمكن للمستخدم اختيار ClustalW أو MUSCLE من علامة تبويب المحاذاة الموجودة أعلى الصفحة. بعد ذلك، يُمكن تحديد معلمات برنامج المحاذاة المُختار، وسيظهر شريط تقدم أثناء معالجة الأداة. ستحل التسلسلات المُحاذية محل التسلسلات غير المُحاذية في القسم الرئيسي من محرر المحاذاة. لإجراء المزيد من التحليلات في MEGA، يُنصح بحفظ جلسة المحاذاة بتنسيق MEGA أو FASTA . [ 5 ]

عارض/محرر ملفات بيانات التتبع - يحتوي عارض/محرر ملفات بيانات التتبع على العديد من الوظائف في القوائم الثلاث التالية. تُستخدم جميع الأوامر للمساعدة في تخصيص عمليات البحث والمحاذاة في برنامج MEGA.

  • تتضمن قائمة البيانات الخيارات التالية : فتح ملف في نافذة جديدة، فتح ملف، حفظ ملف، طباعة، إضافة إلى مستكشف المحاذاة، تصدير ملف FASTA، وخروج. [ 6 ]
  • تتضمن قائمة التحرير خيارات التراجع، والنسخ، وإخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر، وإخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر، وعكس المكمل. الفرق بين إخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر وإخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر هو أن إخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر يُستخدم لإخفاء/إظهار منطقة تقع على يسار المؤشر، بينما يقوم إخفاء المنطقة المجاورة للمؤشر بالعكس. يُستخدم عكس المكمل في الحالات التي قد تتطلب عكس المكملين في تسلسل معين. [ 6 ]
  • تتضمن قائمة البحث خيارات: البحث، والبحث عن التالي، والبحث عن السابق، والبحث عن التالي N، والبحث في ملف، وإجراء بحث BLAST. تُستخدم خيارات البحث، والبحث عن التالي، والبحث عن السابق للعثور على التكرارات في أجزاء محددة من تسلسل الاستعلام. أما خيار التالي N فيُمكّن المستخدم من الانتقال إلى النيوكليوتيد غير المحدد التالي (N). يسمح خيار البحث في ملف للمستخدم بالبحث في ملف آخر عن تسلسلات محددة. يُجري أمر إجراء بحث BLAST بحث BLAST في متصفح ويب منفصل. يمكن للمستخدم تحديد تاريخ معين لإجراء بحث BLAST عليه، أو استخدام جميع التسلسلات في الجلسة. [ 6 ]

متصفح ويب مدمج، جلب التسلسلات - يأتي برنامج MEGA مزودًا بمتصفح ويب مدمج يتيح للمستخدمين الوصول إلى بيانات تسلسل GenBank من موقع NCBI الإلكتروني. يمكن الوصول إلى متصفح الويب المدمج عند إنشاء محاذاة جديدة في محرر المحاذاة. لاستخدام التسلسلات من NCBI بنجاح، يُنصح بتغيير تنسيق البحث إلى FASTA واستخدام زر "إضافة إلى المحاذاة". بمجرد الانتهاء، سيتم استيراد جميع التسلسلات إلى تطبيق MEGA. [ 7 ]

محاذاة التسلسل المتعدد

معالجة البيانات

من التحديات المرتبطة بتحليل علم الوراثة التطوري وجود حالات غامضة مثل R وY وT. غالبًا ما تنشأ هذه الحالات من أخطاء في التسلسل أو مجموعات بيانات غير مكتملة. ومع ذلك، يوفر برنامج MEGA العديد من الموارد للتعامل مع الحالات الغامضة، بما في ذلك حذف المواقع التي تتجاوز درجة غموضها قيمة عتبة تغطية الموقع. [ 8 ]

يُتيح تنسيق MEGA الموسّع للمستخدمين حفظ جميع خصائص البيانات، مثل طول التسلسل، ومواقع النيوكليوتيدات، والفجوات، والحالات الغامضة. [ 9 ] بالإضافة إلى ذلك، يدعم MEGA استيراد البيانات من تنسيقات أخرى، مثل Clustal، مما يضمن انتقالًا سلسًا بين أنواع الملفات الشائعة. [ 10 ]

بعد استيراد مجموعة البيانات، يوفر برنامج MEGA خيارات متعددة لعرض البيانات. على سبيل المثال، يمكن للمستخدمين عرض السمات الإحصائية وتحديد مجموعات فرعية في مستكشف بيانات التسلسل، أو استخدام مستكشف بيانات المسافة لفحص بيانات المسافة بين الأزواج. [ 11 ] ومن ميزات MEGA الأخرى التحديد المرئي لمجموعات النطاقات. يتيح ذلك للمستخدمين تجميع التسلسلات حسب سمة محددة وعرض الأشجار التطورية اللاحقة .

جدول الشفرة الوراثية

يوفر برنامج MEGA دعمًا لتعديل الشفرة الوراثية المستخدمة في ترجمة تسلسلات الحمض النووي. يحتوي البرنامج افتراضيًا على 23 صيغةً مُدمجةً للشفرة الوراثية، بما في ذلك الشفرة القياسية ، وشفرة الميتوكوندريا للفقاريات ، وشفرة الميتوكوندريا لذباب الفاكهة ، وشفرة الميتوكوندريا للخميرة . [ 12 ] يمكن للمستخدمين إضافة أي جدول للشفرة الوراثية أو حذفه أو تعديله.

قائمة الشفرات الجينية المدمجة
اسم الشفرة الوراثية
معيار
الميتوكوندريا الفقارية
الميتوكوندريا اللافقارية
خميرة الميتوكوندريا
الميتوكوندريا العفنة
الميتوكوندريا في الأوليات
الميتوكوندريا في الجوفمعويات
الميكوبلازما
سبيروبلازما
النواة الهدبية
ديسيكلاديسيا نووية
هيكساميتا النووية
الميتوكوندريا في شوكيات الجلد
النواة اليوبلوتيدية
البلاستيدات البكتيرية
بلاستيدات نباتية
الخميرة النووية البديلة
الميتوكوندريا الأسيدية
الميتوكوندريا في الديدان المسطحة
بليفاريزما ميتوكوندريا
الميتوكوندريا في الطحالب الخضراء
الميتوكوندريا المثقوبة
Scenedesmus المائل الميتوكوندريا
الميتوكوندريا من نوع ثراوستوشيتريوم

بالإضافة إلى ذلك، يمكن لبرنامج MEGA أيضًا حساب درجة انحلال كل موقع كودون في جدول الشفرة الوراثية، وكذلك عدد المواقع المترادفة والمواقع غير المترادفة باستخدام طريقة ني-جوجوبوري. [ 13 ]

محرك خبير في الترجمة الفورية

شجرة تطورية في برنامج MEGA باستخدام طريقة الربط الجواري والتحليل الإحصائي. تسلسلات البيانات المستخدمة مأخوذة من دراسة بعنوان " التنوع الأولي للبرمائيات الحية سبق تفكك بانجيا". أضاف برنامج MEGA تعليقات توضيحية باستخدام محرر التعليقات التوضيحية في الوقت الفعلي لتحليل خصائص نتائج الشجرة التطورية، مما يتيح للمستخدم متابعة النتائج النهائية وتفسيرها. [ 14 ]

يُعدّ برنامج "خبير التعليقات" جزءًا من برنامج MEGA، وهو يوفر تعليقات تفصيلية شبيهة بتلك المستخدمة في المنشورات العلمية، استنادًا إلى خصائص نتائج التحليل. وهو أداة يمكن استخدامها في مصفوفة المسافة، وعلم الوراثة، والاختبارات، وغيرها، ضمن برنامج MEGA (البرنامج الضخم). [ 15 ]

محرر ملفات نصية متكامل

تسلسل قصير من الحمض النووي يتكون من 12 نيوكليوتيد.
التسلسل الأصلي في برنامج MEGA، ويتكون من 12 نيوكليوتيد.
المتمم العكسي للتسلسل الأصلي.
المتمم العكسي للتسلسل الأصلي، الذي تم إنتاجه بواسطة MEGA.

يُمكّن محرر ملفات النصوص المدمج في برنامج MEGA المستخدمين من تحرير ملفات النصوص دون الحاجة إلى برنامج آخر. وتُسهّل ميزات مثل تحرير تحديد الكتل العمودية إجراء عمليات جماعية، مثل تغيير حالة الأحرف أو حجم الخط. بالإضافة إلى ذلك، يتضمن المحرر أرقام الأسطر للمساعدة في تصفح الملفات الكبيرة وتحديد الأجزاء المهمة. [ 16 ]

يوفر برنامج MEGA أيضًا العديد من الأدوات لتنسيق التسلسلات. على سبيل المثال، تقوم أداة المكمل العكسي المدمجة بعكس ترتيب الأحرف واستبدال كل حرف بمكمله. [ 17 ]

تُظهر لقطات الشاشة استخدام أداة المكمل العكسي في برنامج MEGA. تم عكس التسلسل الأصلي، واستُبدل كل نيوكليوتيد بمكمله لإنتاج المكمل العكسي.

عارض بيانات التسلسل

يوفر برنامج MEGA واجهة رسومية لعرض ومعالجة تسلسلات النيوكليوتيدات والبروتينات المتراصفة. [ 18 ] يحتوي مستكشف بيانات التسلسل على وظائف قائمة متعددة للمساعدة في تصدير البيانات، والبحث عن التراصفات، وتغيير ميزات العرض، وتظليل المواقع، وحساب الإحصائيات.

  • تتضمن قائمة البيانات خيارات كتابة البيانات إلى ملف، والترجمة/إلغاء الترجمة، وتحديد جدول الشفرة الوراثية، وإعداد/تحديد الجينات والمجالات، وإعداد/تحديد التصنيفات والمجموعات، والخروج من عارض البيانات. [ 19 ] تتوفر وظيفتا الترجمة/إلغاء الترجمة وتحديد جدول الشفرة الوراثية فقط لتسلسلات النيوكليوتيدات.
  • تتكون قائمة البحث من البحث عن الزخرفة، والبحث عن التالي، والبحث عن السابق، والبحث عن الموقع المحدد، وتمييز الزخرفة. [ 20 ]
  • تتضمن قائمة العرض ما يلي: عرض التسلسلات المحددة فقط، استخدام الرمز المتطابق، تلوين الخلايا، فرز التسلسلات، استعادة ترتيب الإدخال، عرض اسم التسلسل، عرض اسم المجموعة، وتغيير الخط. [ 21 ]
  • تتضمن قائمة التمييز المواقع المحفوظة، والمواقع المتغيرة، والمواقع ذات المعلومات المتعلقة بالاقتصاد، والمواقع الفردية، والمواقع المتدهورة من الدرجة الصفرية، والمواقع المتدهورة من الدرجة الثانية، والمواقع المتدهورة من الدرجة الرابعة. [ 22 ]
  • تتضمن قائمة الإحصائيات : تركيب النيوكليوتيدات، ترددات أزواج النيوكليوتيدات، استخدام الكودونات، تركيب الأحماض الأمينية، استخدام جميع المواقع المحددة، استخدام المواقع المميزة فقط، عرض النتائج في جدول بيانات (إكسل أو ليبر/أوبن أوفيس)، عرض النتائج في ملف CSV، عرض النتائج في محرر نصوص . [ 23 ]

تقدير أنماط استبدال النيوكليوتيدات باستخدام MCL

تتيح نماذج الاستبدال في برنامج MEGA خيارات متنوعة بخصائص مختلفة لنماذج الاستبدال لكل من تسلسلات الحمض النووي والبروتين. يمكنك اختيار أنواع ونماذج استبدال مختلفة، وما إلى ذلك، لتناسب البيانات المختارة على أفضل وجه. نماذج الاستبدال الرئيسية الثلاثة هي: مصفوفة المعدل 4x4، ونسبة معدل الانتقال إلى التحويل (k1,k2)، وانحياز معدل الانتقال إلى التحويل R.

نسب معدل الانتقال والتحويل (k1، k2) - تحسب نسبة معدل الانتقال والتحويل نسبة معدل الانتقال (أ) إلى معدل التحويل (ب) باستخدام الصيغة k = a/b. [ 24 ]

انحياز معدل الانتقال-التحويل (R) — يحسب انحياز معدل الانتقال-التحويل (R) في برنامج MEGA نسبة عدد الانتقالات إلى عدد التحويلات بين زوج من التسلسلات. يتيح برنامج MEGA للمستخدم إجراء تحليل للبيانات بقيمة محددة لـ R. ومن أهم النتائج أنه عندما تساوي R 0.5، فهذا يعني عدم وجود انحياز نحو استبدال الانتقال أو التحويل. [ 24 ]

اختبار تجانس نمط الاستبدال

يُقدّم برنامج MEGA عدة طرق لاختبار تجانس أنماط الاستبدال، مثل مسافة التركيب، ومؤشر التباين، واختبارات مونت كارلو. تُستخدم هذه الطرق لتحديد ما إذا كانت المناطق الجينية المختلفة قد تطورت تحت نفس الضغط الانتقائي.

تقيس مسافة الحساب التباين في تركيب النيوكليوتيدات بين سلسلتين. يحسب برنامج MEGA هذه القيمة لكل موقع، ويستبعد أي فجوات أو بيانات مفقودة. تشير المسافة الأكبر إلى أن المناطق تطورت تحت ضغوط انتقائية مختلفة. [ 25 ]

يقيس مؤشر التباين الفرق في أنماط الاستبدال لزوج معين من التسلسلات. تُحسب هذه القيمة لكل موقع، ويُعتقد أنها أكثر ديناميكية من اختبار مربع كاي. يشير الاختلاف الكبير إلى أن نمط الاستبدال لم يكن متطابقًا لزوج التسلسلات المذكور. [ 25 ]

يُعد اختبار مونت كارلو منهجًا آخر لاختبار تجانس نمط الاستبدال، ويتضمن إجراء محاكاة لتوزيع صفري. يتطلب برنامج MEGA من المستخدم تحديد عدد التكرارات وقيمة ابتدائية. وللحصول على نتيجة ذات دلالة إحصائية، يجب إجراء العديد من عمليات المحاكاة. [ 25 ] لذا، من الضروري مراعاة التكلفة الحسابية للخوارزمية.

التكلفة الحسابية لطرق مونت كارلو المختلفة [ 26 ]
طريقة مونت كارلوالتعقيد الحسابي
محاكاة مونت كارلو + المحاكاة الدقيقةΘ(شمال2α+شمال){\displaystyle \Theta (N^{2\alpha }+N)}
MC + قفزة تاوΘ(شمال3α-1+شمالα){\displaystyle \Theta (N^{3\alpha -1}+N^{\alpha })}
نقطة المنتصف + نقطة الوسط أو شبه المنحرف. قفزة تاوΘ(شمال2.5α-1+شمالα/2){\displaystyle \Theta (N^{2.5\alpha -1}+N^{\alpha /2})}
MC + Euler للتقريب التفاضلي.Θ(شمال3α-1+شمالα){\displaystyle \Theta (N^{3\alpha -1}+N^{\alpha })}

يوضح الجدول أعلاه التعقيد الحسابي لطرق مونت كارلو المختلفة كما يلي:شمال{\displaystyle N}يقترب من اللانهاية بالنسبة للمعاملα{\displaystyle \alpha }على الرغم من عدم وضوح الطريقة التي يستخدمها برنامج MEGA، فمن المرجح أن تكون طريقة حسابية مكثفة لأن جميع الطرق المدرجة في الجدول لها رتبة حسابية أكبر منΘ(شمال2){\displaystyle \Theta (N^{2})}.

طرق تقدير المسافة

يُقدّم برنامج MEGA مجموعة واسعة من الخيارات لحساب المسافة التطورية بين زوج من تسلسلات النيوكليوتيدات أو الأحماض الأمينية، مع أو بدون أخطاء معيارية. [ 27 ] تُقسّم طرق حساب المسافة إلى ثلاث فئات: النيوكليوتيدات، والتسلسلات المترادفة وغير المترادفة، والأحماض الأمينية.

  • النيوكليوتيدات - تتم مقارنة التسلسلات نيوكليوتيدًا تلو الآخر، وهي متاحة لكل من التسلسلات المشفرة للبروتين وغير المشفرة. [ 27 ]
    • عدد الاختلافات
    • مسافة p
    • نموذج جوك-كانتور
    • نموذج تاجيما ني
    • نموذج كيمورا ذو المعلمتين
    • نموذج تامورا ذو الثلاثة معلمات
    • نموذج تامورا-ني
    • طريقة لوغاريتمية محددة
    • نموذج الاحتمالية المركبة القصوى
  • مقارنة التسلسلات المترادفة وغير المترادفة - تتم مقارنة التسلسلات كودونًا بكودون، وهي متاحة فقط لتسلسلات ترميز البروتين. [ 28 ]
    • طريقة ني-جوجوبوري
    • طريقة ني-جوجوبوري المعدلة
    • طريقة لي وو لوه
    • طريقة باميلو-بيانكي-لي
    • طريقة كومار
  • تتم مقارنة تسلسلات الأحماض الأمينية من حمض أميني إلى آخر، وهي متاحة لكل من التسلسلات المشفرة للبروتين وغير المشفرة. [ 29 ]
    • عدد الاختلافات
    • مسافة p
    • نموذج بواسون
    • نموذج المدخلات المتساوية
    • نموذج دايوف
    • نموذج جونز تايلور ثورنتون

بعد اختيار طريقة حساب المسافة، ستظهر مجموعة فرعية من السمات عند الاقتضاء. تشمل هذه السمات: الاستبدالات المراد تضمينها، ونسبة الانتقال/التحويل، والنمط بين السلالات، والمعدلات بين المواقع. على سبيل المثال، إذا كان النموذج يحتوي على تباين في المعدل، فسيظهر معامل جاما. بالإضافة إلى ذلك، توفر كل طريقة حساب مسافة خيارات لمعالجة الفجوات والبيانات المفقودة، وموقع الكودون إن وجد. [ 30 ]

لكل مصفوفة استبدال حالة استخدام خاصة بها. أحد أبسط النماذج هو نموذج جوك-كانتور، الذي يفترض معدلات طفرة متساوية. نموذج كيمورا ذو المعلمتين هو امتداد لهذا النموذج، ولكنه يختلف في معدلات الانتقال (أجي{\displaystyle A\leftrightarrow G}وجتي{\displaystyle C\leftrightarrow T}) ومعدلات التحويل (جيأتيج{\displaystyle {\phantom {}}_{G}^{A}\leftrightarrow {\phantom {}}_{T}^{C}}ثم يقوم نموذج كيمورا ذو الثلاثة معلمات بتوسيع ذلك النموذج ولكن مع وجود اختلافات بين التحولات التي تحافظ على خاصية النيوكليوتيد الضعيفة/القوية (أتي{\displaystyle A\leftrightarrow T}وججي{\displaystyle C\leftrightarrow G}) والتحولات التي تحافظ على خاصية الأمينو/الكيتو للنيوكليوتيد (أج{\displaystyle A\leftrightarrow C}وجيتي{\displaystyle G\leftrightarrow T}مع ذلك، يُضيف كل توسيع المزيد من المعلمات، مما يزيد من خطر مشكلة التخصيص الزائد . وتعتمد أفضل مصفوفة استبدال على البيانات المستخدمة. وللمساعدة في الاختيار، يوفر برنامج MEGA خيار "إيجاد أفضل نموذج استبدال ملائم" في علامة تبويب "النموذج"، حيث يقوم بتشغيل كل نموذج وتعيين تقييم معيار المعلومات البايزي .

اختبارات الاختيار

اختبار Z للعينات الكبيرة: يُستخدم اختبار Z لمقارنة الاستبدالات المترادفة وغير المترادفة النسبية ضمن تسلسل جيني، بهدف رئيسي هو تحديد الانتقاء الإيجابي. لإجراء اختبار Z، يجب تقدير عدد الاستبدالات المترادفة لكل موقع مترادف (dS) وعدد الاستبدالات غير المترادفة لكل موقع غير مترادف (dN)، بالإضافة إلى تباينات الاستبدالات المترادفة وغير المترادفة Var(dS) و Var(dN). صيغة اختبار Z هي:

Z = (dN – dS_ / SQRT(Var(dS) + Var(dN))

إذا كانت قيمة dN أكبر من dS، فهذا يشير إلى انتقاء إيجابي، بينما إذا كانت dN أقل من dS، فهذا يشير إلى انتقاء تنقيحي. سيحدد ناتج Z من الصيغة أعلاه ما إذا كان الانتقاء إيجابيًا أم تنقيحيًا. من العوامل الرئيسية لتحديد نوع الانتقاء الناتج تباينات المواقع المترادفة وغير المترادفة. تُستخدم هذه الاختبارات عادةً في الصيغ التحليلية أو إعادة التجميع باستخدام أسلوب bootstrapping في برنامج MEGA. [ 31 ]

اختبار فيشر الدقيق - يفحص اختبار فيشر الدقيق الاستبدالات المترادفة وغير المترادفة في التسلسلات، ويُشار إليه باختبار ذي طرف واحد عند تحليل عينات صغيرة للكشف عن الانتقاء الإيجابي. يتم رفض فرضية الحياد عندما تكون قيمة P أقل من 0.05. إذا تجاوزت الاختلافات لكل موقع مترادف تلك لكل موقع غير مترادف، فإن برنامج MEGA يُعيّن قيمة P تساوي 1، مما يشير إلى الانتقاء التطهيري بدلاً من الانتقاء الإيجابي. [ 32 ] في بحث لاحق حول اختبار فيشر الدقيق، تبين أن الخوارزمية تعتمد على التوزيع الاحتمالي لـ n!. وخلاصةً، يمكن القول إن التعقيد الزمني للخوارزمية هو O(n!). يُعرف أسلوب التوزيع هذا باسم التوزيع الهندسي الفائق (هوفمان). [ 33 ]

اختبار حيادية تاجيما — يهدف اختبار حيادية تاجيما إلى تقييم العلاقة بين عدد المواقع المتغيرة لكل موقع وتنوع النيوكليوتيدات. عندما تكون الأليلات محايدة انتقائيًا، يمكن تقدير حاصل ضرب 4Nv بطريقتين. يمثل N حجم التجمع الفعال، وv معدل الطفرة لكل موقع. بحساب الفرق بين هذين التقديرين، يمكن تحديد ما إذا كان هناك دليل على تطور غير محايد. [ 34 ]

اختبار الساعة الجزيئية

تفترض فرضية الساعة الجزيئية أن جميع التسلسلات قد تطورت بمعدل ثابت عبر الزمن. ولذلك، يقيّم اختبار الساعة الجزيئية هذه الفرضية بالاقتران مع البيانات التي يُدخلها المستخدم. في برنامج MEGA، يُجرى هذا الاختبار بتطبيق اختبار الاحتمال الأقصى على بنية شجرة معينة ومحاذاة تسلسلية. ينتج عن ذلك قيمتان للاحتمال اللوغاريتمي، إحداهما مع فرضية الساعة والأخرى بدونها. [ 35 ]

يُقدّم برنامج MEGA نهجًا آخر يتمثل في اختبار تاجيما للمعدل النسبي . تقارن هذه الطريقة عدد الاستبدالات لكل موقع بين التسلسلات المختلفة. إذا اختلفت الأرقام الناتجة اختلافًا كبيرًا، فقد لا تكون فرضية الساعة الجزيئية صالحة لمجموعة البيانات المُعطاة. [ 36 ]

أساليب صنع الأشجار

يقدم برنامج MEGA خمس طرق لبناء شجرة تطورية :

تتيح كل طريقة إجراء اختبار التطور الوراثي باستخدام طريقة بوتستراب مع أي عدد من التكرارات. بينما تتيح طريقتي الربط الجواري والتطور الأدنى إجراء اختبار الفرع الداخلي. نموذج الاستبدال والمعلمات هي نفسها المستخدمة في طرق تقدير المسافة.

مستكشفو الأشجار

نمط الشجرة التقليدي
شجرة تطورية تقليدية تم إنشاؤها باستخدام خوارزمية الاحتمال الأقصى
شجرة تطورية دائرية تم إنشاؤها باستخدام خوارزمية الاحتمال الأقصى

يوفر برنامج MEGA واجهة رسومية لعرض شجرة التطور الوراثي بناءً على مجموعة متنوعة من الخيارات. في قائمة العرض، يمكن عرض الشجرة بثلاثة أنماط مختلفة: تقليدي، شعاعي، أو دائري. تتميز الأشجار التقليدية بثلاثة أنماط مختلفة للفروع: مستطيل، مستقيم، أو منحني. كما توفر قائمة العرض إمكانية تبديل مقياس الطوبولوجيا، وتغيير نوع الخط وحجمه، وترتيب التصنيفات، وإظهار/إخفاء تفاصيل مختلفة، وخيار عام لمزيد من التحكم في جوانب رسم الشجرة. [ 37 ]

توفر قائمة الشجرة الفرعية خيارات لمعالجة الشجرة، مثل تبديل الفروع، وعكس ترتيب الأنساب، وضغط/توسيع الأشجار الفرعية، ونقل جذر الشجرة. كما يمكن عرض الأشجار الفرعية في مستكشف شجرة خاص بها مع جميع الميزات والخيارات نفسها. [ 38 ] توفر قائمة الحساب خيارات لحساب شجرة مكثفة، أو شجرة توافق، أو شجرة زمنية مع أو بدون ساعة جزيئية. [ 39 ] توفر قائمة الملف خيارات للحفظ والتصدير والطباعة والخروج. يمكن تصدير بنية الشجرة إلى ملف بتنسيق MEGA tree، أو بالنسبة للأشجار الزمنية، تصديرها بتنسيق جدولي مع المعلومات ذات الصلة المستخدمة عند إنشاء الشجرة الزمنية. تشمل خيارات التصدير الأخرى معايرات الشجرة الزمنية الحالية، وملخص التحليل، وقائمة الأقسام، والمسافات الزوجية. [ 40 ] يوفر مستكشف الشجرة أيضًا خيارات لحفظ عرض الشجرة الحالي بتنسيق صورة أو إلى الحافظة من خلال خيار قائمة الصورة. تشمل صيغ الصور المدعومة BMP وPNG وPDF وSVG وTIFF وEMF. [ 41 ] إذا اختار المستخدم إنشاء الشجرة باستخدام النسخ المتماثل التمهيدي، فسيحتوي مستكشف الشجرة على علامتي تبويب، إحداهما للشجرة الأصلية والأخرى لشجرة التوافق التمهيدية.

مراجع

  1. "سجل التحديثات" . megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 مايو 2024 .
  2. كومار، إس.، ك. تامورا، و م. ني (1993) ميجا: تحليل علم الوراثة التطورية الجزيئية. الإصدار 1.0، جامعة ولاية بنسلفانيا، يونيفرسيتي بارك، بنسلفانيا.
  3. كومار، إس.، ك. تامورا، آي بي جاكوبسن، و م. ني (2001) MEGA2: تحليل علم الوراثة التطورية الجزيئية. الإصدار 2.0، المعلوماتية الحيوية 17:1244-1245.
  4. تامورا، ك.، ستيتشر، ج.، بيترسون، د.، فيليبسكي، أ.، كومار، س. (2013) MEGA6: تحليل علم الوراثة التطوري الجزيئي الإصدار 6.0. علم الأحياء الجزيئي والتطور 30:2725-2729.
  5. "صفحة دليل محاذاة التسلسلات" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  6. 1 2 3 "عارض/محرر ملفات بيانات التتبع" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  7. "الحصول على بيانات التسلسل من الإنترنت (GenBank)" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  8. "صفحة دليل الحذف الجزئي" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  9. "صفحة دليل الجلسات المحفوظة" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  10. "صفحة دليل استيراد البيانات" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  11. "صفحة دليل مستكشف البيانات" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  12. "الشفرات الجينية المدمجة" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  13. "الخصائص الإحصائية للشيفرة الوراثية" . www.megasoftware.net . تاريخ الاسترجاع: 18 أبريل 2023 .
  14. ^ سان ماورو، دييغو؛ فينس، ميغيل؛ ألكوبينداس ، ماريانا (17 مارس 2005). "التنويع الأولي للبرمائيات الحية سبق تفكك بانجيا" . المكتبة الوطنية للطب . تم الاسترجاع 23 أبريل 2023 .
  15. "إنشاء تعليقات توضيحية للبيانات باستخدام برنامج Caption Expert" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  16. "صفحة دليل محرر النصوص" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  17. "صفحة دليل المكمل العكسي" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  18. "مستكشف بيانات التسلسل" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  19. "قائمة البيانات (مستكشف بيانات التسلسل)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  20. "قائمة البحث" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  21. "عرض القائمة (في مستكشف بيانات التسلسل)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  22. "قائمة التمييز (في مستكشف بيانات التسلسل)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  23. "قائمة الإحصائيات (في مستكشف بيانات التسلسل)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  24. 1 2 "نسبة الانتقال/التحويل (R)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  25. 1 2 3 "صفحة من دليل تحليل تجانس الأنماط" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  26. أندرسون، ديفيد ف.؛ هايام، ديزموند ج.؛ صن، يو (2018). "تحليل التعقيد الحسابي لتقريبات مونت كارلو لعمليات السكان ذات المقياس الكلاسيكي" . نمذجة ومحاكاة متعددة المقاييس . 16 (3): 1206-1226 . arXiv : 1512.01588 . doi : 10.1137/17M1138169 . S2CID 11205630 . 
  27. 1 2 "نماذج لتقدير المسافات" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  28. "مرادف-غير مرادف" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  29. "الأحماض الأمينية" . www.megasoftware.net . تاريخ الاسترجاع: 18-04-2023 .
  30. "تفضيلات التحليل (حساب المسافة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  31. "اختبار Z القائم على الكودون (عينة كبيرة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  32. "اختبار فيشر الدقيق القائم على الكودون" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  33. هوفمان، جوليان (2015). "التوزيع الهندسي الفائق" . الإحصاء الحيوي للممارسين الطبيين والحيويين . إلسيفير . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 أبريل 2023 .
  34. "اختبار تاجيما للحياد" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  35. "صفحة دليل اختبار الساعة الجزيئية" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  36. "صفحة دليل اختبار تاجيما" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 أبريل 2023 .
  37. "عرض القائمة (في مستكشف الشجرة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  38. "قائمة الشجرة الفرعية (في مستكشف الشجرة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  39. "معايرة شجرة الزمن باستخدام الساعة الجزيئية" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أبريل 2023 .
  40. "قائمة الملفات (في مستكشف الشجرة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .
  41. "قائمة الصور (في مستكشف الشجرة)" . www.megasoftware.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18-04-2023 .