Giới thiệu về gốc trong cây phân loài

Gốc của cây phân loài được định nghĩa là điểm đầu tiên trong cây, tương ứng với tổ tiên chung cuối cùng theo lý thuyết của tất cả các đơn vị phân loài có trong cây. Một cây phân loài có gốc có khả năng cung cấp các thông tin về tiến hóa và phân loài của các nhóm trong cây. Do vậy, lựa chọn gốc của cây phân loài rất quan trọng nhằm xác định chính xác hướng tiến hóa và làm tăng khả năng giải thích các thay đổi di truyền trong các trình tự tham gia vào xây dựng cây phân loài. Hiện nay, một cây phân loài có thể có gốc hoặc không có gốc. Cây phân loài không gốc chỉ đưa ra các mối quan hệ giữa các nhóm phân loài mà không thể định nghĩa con đường tiến hóa. Đối với cây phân loài có gốc, các phương pháp được ứng dụng khá nhiều để ước lượng gốc như: Molecular Clock, Bayesian Molecular Clock, Outgroup Rooting và Midpoint Rooting.
Phương pháp được sử dụng nhiều nhất là Outgroup Rooting. Đây là phương pháp giả định 1 hay nhiều nhóm phân loại có sự phân kỳ so với các nhóm phân loại còn lại (ingroup). Nhánh liên kết ingroup và outgroup trở thành điểm bắt đầu và định nghĩa tất cả các sự kiện tiến hóa trong cây. Nó cho phép việc xác định các đặc điểm riêng biệt bên trong các trình tự ingroup. Tiếp đến là Midpoint Rooting, là phương pháp tính toán khoảng cách giữa 2 điểm xa nhất của cây phân loài và đặt gốc ở trung tâm khoảng cách này. Nếu cây phân loài là cân bằng, midpoint rooting là phương pháp rất tốt. Tuy nhiên, hạn chế của phương pháp là sự phụ thuộc vào một cấu trúc cây cân bằng.
Phương pháp Molecular Clock Rooting có 1 giả định: Tỷ lệ tiến hóa là không thay đổi đối với các trình tự quan tâm. Tỷ lệ này được biểu thị dưới dạng số thay thế trên mỗi vị trí theo năm hoặc theo triệu năm. Tuy nhiên, phương pháp này trở nên có vấn đề đối với các nhóm phân loại có khoảng cách xa vì có mối quan hệ tuyến tính giữa khoảng cách di truyền và sự phân kỳ ước tính. Bayesian Molecular Clock Rooting là phương pháp sử dụng suy luận Bayes dưới giả thuyết của Molecular Clock để xác định gốc của cây phân loài. Phương pháp này suy ra gốc dựa vào vị trí có xác suất hậu nghiệm cao nhất và cho phép người phân tích có thể đánh giá các gốc thay thế.

Các phương pháp ước tính gốc kèm theo các ưu và nhược điểm của từng phương pháp được trình bày theo bảng dưới đây:

Rooting method	Pros	Cons
Outgroup	Accurate Must have an outgroup	Long branch attraction
Midpoint	Fast No outgroup needed	Dependent on clocklike data Not good with unbalanced trees
Molecular clock	No outgroup needed Robust to violations of the clock	Computationally intense
Bayesian molecular clock	Alternative rootings uncovered No outgroup needed	Must customize the prior

Nguồn: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7149615/

LOBI Vietnam là công ty tiên phong trong lĩnh vực Đọc trình tự gen thế hệ mới NGS (Next Generation Sequencing) và Phân tích Tin sinh học. Liên hệ hotline/Zalo 092.510.8899 để biết thêm chi tiết.