الشبكة التطورية

الشبكة التطورية هي أي رسم بياني يُستخدم لتصوير العلاقات التطورية (سواء بشكل مجرد أو صريح) ^{[ 1 ]} بين تسلسلات النيوكليوتيدات ، أو الجينات ، أو الكروموسومات ، أو الجينومات ، أو الأنواع . ^{[ 2 ]} تُستخدم هذه الشبكات عندما يُعتقد أن أحداث التشابك الجيني، مثل التهجين ، أو النقل الأفقي للجينات ، أو إعادة التركيب ، أو تضاعف الجينات وفقدانها، متضمنة في هذه العلاقات. وهي تختلف عن الأشجار التطورية في نمذجة الشبكات المرتبطة بشكل وثيق، وذلك بإضافة عقد هجينة (عقد لها أبوان) بدلاً من عقد الشجرة فقط (تسلسل هرمي من العقد، لكل منها أبو واحد فقط). ^{[ 3 ]} تُعد الأشجار التطورية مجموعة فرعية من الشبكات التطورية . ويمكن استنتاج الشبكات التطورية وتصويرها باستخدام برامج مثل SplitsTree ، ^{[ 4 ]} وحزمة R المسماة phangorn، ^{[ 5 ] [ 6 ]} ومؤخراً، Dendroscope . يُعدّ تنسيق نيوك أحد التنسيقات القياسية لتمثيل الشبكات التطورية، وهو تنسيق مُوسّع لدعم الشبكات والأشجار على حد سواء. ^{[ 7 ]}

تم تعريف العديد من أنواع وفئات الشبكات الوراثية بناءً على الظاهرة البيولوجية التي تمثلها أو البيانات التي تم بناؤها منها (شبكات التهجين، التي عادة ما يتم بناؤها من الأشجار الجذرية، ورسوم بيانية لإعادة التركيب السلفي (ARGs) من التسلسلات الثنائية، وشبكات الوسيط من مجموعة من الانقسامات ، والتحقيقات المثلى والمخططات الشبكية من مصفوفة المسافة )، أو القيود المفروضة للحصول على مشاكل قابلة للمعالجة حسابيًا (الأشجار المتضخمة، وتعميماتها شبكات التطور الوراثي من المستوى k، وشبكات التطور الوراثي بين الشجرة والفرع أو بين الشجرة والشقيق).

تواجه الأشجار التطورية صعوبةً أيضاً في تصوير أحداث التطور الدقيق ، كالتوزيع الجغرافي لفئران المسك أو تجمعات الأسماك من نوع معين عبر شبكات الأنهار، لعدم وجود حدود فاصلة بين الأنواع تمنع انتقال الجينات بينها. لذا، فإن شبكة تطورية أكثر عمومية تُصوّر هذه الحالات بشكل أفضل. ^{[ 8 ]}

شبكة تطورية غير جذرية

ليكن X مجموعة من التصنيفات . الشبكة التطورية غير الجذرية N على X هي أي رسم بياني غير موجه يتم تسمية أوراقه بشكل تقابلي بواسطة التصنيفات في X.

تُستخدم أنواعٌ عديدة من الشبكات التطورية غير الجذرية، مثل الشبكات المنقسمة والشبكات شبه الوسيطة . في معظم الحالات، تُظهر هذه الشبكات العلاقات بين التصنيفات فقط، دون تقديم معلومات عن التاريخ التطوري. مع ذلك، تُنتج بعض الطرق شبكات غير جذرية يُمكن تفسيرها على أنها نسخ غير موجهة من الشبكات الجذرية، والتي تُمثل في الواقع شجرة تطورية.

شبكة التطور الجيني المتجذرة

ليكن X مجموعة من التصنيفات. الشبكة التطورية الجذرية N على X هي رسم بياني موجه غير دوري جذري حيث يتم تسمية مجموعة الأوراق بشكل تقابلي بواسطة التصنيفات في X.

تُقدّم الشبكات التطورية الجذرية، مثل الأشجار التطورية الجذرية، تمثيلات واضحة للتاريخ التطوري. وهذا يعني أنها تُصوّر الترتيب الذي تباعدت به الأنواع (تكوّنت منها أنواع جديدة)، وتقاربت (تهجّنت)، ونقلت المادة الوراثية (نقل الجينات الأفقي).

لأغراض حسابية، غالبًا ما تقتصر الدراسات على فئات من الشبكات: وهي مجموعات فرعية من جميع الشبكات ذات خصائص معينة. ورغم أن البساطة الحسابية هي الهدف الرئيسي، إلا أن معظم هذه الفئات لها أساس بيولوجي أيضًا. ومن أبرز الفئات المستخدمة حاليًا في أدبيات علم الوراثة الرياضي: شبكات الشجرة الفرعية ^{[ 9 ]} ، والشبكات القائمة على الشجرة ^{[ 10 ]} ، وشبكات المستوى k ^{[ 11 ] [ 12 ].}

• PhyloNet ، حزمة برمجية قائمة على Java تقوم ببناء شبكات التطور الوراثي مع مراعاة ILS و HGT وما إلى ذلك.
• PhyloNetworks ، حزمة جوليا لمعالجة وتصور واستنتاج الشبكات الوراثية واستخدامها في تطور السمات.
• برنامج Network ، برنامج مجاني لتحليل الشبكات التطورية. يقوم برنامج Network بإنشاء أشجار وشبكات تطورية من البيانات الجينية واللغوية وغيرها.
• برامج علم الوراثة العرقي ، والتي يقوم بعضها بحساب الشبكات الوراثية العرقية
• قائمة البرامج لإعادة بناء الشبكات التطورية، وتقييمها، وتصورها، وما إلى ذلك.
• شجرة التقسيم
• منظار الأسنان
• الاستدلال الشبكي على خادم T-REX
• TCS ، الشبكات التطورية من تسلسلات الحمض النووي أو مسافات النيوكليوتيدات باستخدام الاقتصاد الإحصائي.
• NetTest ، توصيف الشبكات التطورية. ^{[ 13 ]}
• فانجورن: إعادة بناء وتحليل السلالات
• تحليل شبكة تشابه التسلسل باستخدام برنامج SimPlot++ . ^{[ 14 ]}