Phylogenetic Trees

Tree를 계산하기 전에 ALIGNMENT를 memory에 가지고 있어야 한다. 이것은 FILE menu에서 LOAD SEQUENCES option을 선택하거나 full multiple alignment를 바로 실시하면 alignment가 메모리에 남게된다. Remember YOU MUST ALIGN THE SEQUENCES FIRST!!!!

이 방법은 Saitou and Nei의 NJ (Neighbour Joining) 방법을 사용한다. 우선 multiple alignment으로부터 모든 pair 사이의 distances (percent divergence)를 계산한다. 두 번째로 NJ method를  distance matrix에 적용한다.

Tree를 계산하기 위해서는 DRAW N-J TREE option을 사용한다. 이것은 UNROOTED tree와 모든 가지들의 길이를 제공한다. Tree의 root는 outgroup (a sequence that you are certain branches at the outside of the tree .... certain on biological grounds)을 사용해서만이 추론될 수 있다. 또는  'molecular clock'이 어느 정도 일정하다고 추정하면 root를 tree의 □중간□ (roughly equidistant from all tips)에 놓을 수 있다.

BOOTSTRAP N-J TREE 는 tree 내의 grouping들에 대해 신뢰도 값들을 유도해내기 위한 방법이다 (first adapted for trees by Joe Felsenstein). 이것은 alignment으로부터 N 개의 random samples of sites를 만들고 (N should be LARGE, e.g. 500 - 1000), N 개의 tree들을 그려 (각각의 시료에 대해 1개씩) original tree로 부터의 각 grouping이 몇번이나 sample tree들에 나타나는지 세는 과정을 포함한다. BOOTSTRAP TREE window에 있는 NUMBER OF BOOTSTRAP TRIALS option을 사용하여 N의 수를 지정할 수 있다. 실제로는 많은 수의 bootstrap replicates (1000 is recommended, even if it means running the program for an hour on a slow computer)가 요구된다. random number generator를 위한 seed number를 제공할 수도 있다. 동일한 seed를 가지고 운행하면 같은 답을 얻게될 것이다.

EXCLUDE POSITIONS WITH GAPS? 이 option을 사용하면 어떤 서열이라도 gap을 가지는  alignment position들은 무시된다. 이는 모든 distance들에서 'like'는 'like'에만 비교된다는 것이다. 이것은 또한 alignment에서 가장 모호한 부분 (주로 gap 주위에 많은)을 자동적으로 버린다. 약점은 gap들이 많은 경우 많은 자료를 버려야한다는 것이다 (which is why it is difficult for us to make it the default).

CORRECT FOR MULTIPLE SUBSTITUTIONS? 작은 분기 (say <10%)에 대해서는 이 option은 차이가 없다. 큰 분기에 대해서 이 option은 관찰된 거리들이 실제의 진화적 거리들을 과소평가한다는 사실을 교정해준다. 그것은 서열들이 분기하면서 하나 이상의 치환이 많은 자리에서 일어날 것이기 때문이다. 그러나 오늘날의 서열들을 살펴볼 때 단지 하나의 차이만을 보게된다. 그러므로 이

option은 tree들에서 가지치는 길이를 신장시켜주는 효과를 가진다 (특히 긴 가지들에서). 여기서 사용되는 DNA나 단백질들에 대한 교정은 Motoo Kimura에 기인한다.

가능하다면 이 option이 사용되어져야할 것이다. 그러나 매우 분기된 서열들에 대해서는 거리들이 제대로 교정될 수 없다. 이것이 발생하면 경고가 주어진다. 비록 자료에 있는 어떤 distance도 믿을 수 있는 threshold를 넘지 못한다 하더라도 bootstrap을 사용하면 bootstrap distance들 중 일부는 무작위적으로 safe limit를 넘을 지 모른다.

SAVE LOG FILE 은 tree calculation score들을 file에 기록한다. log filename은 입력한 서열명과 동일하다. 다만 확장명으로 .log가 붙여진다.

OUTPUT FORMAT OPTIONS

3가지 다른 format들이 허용된다. 이들 중 어느 것도 tree를 눈으로 볼 수 있게 전개하지는 않는다. Tree는 Clustal X과 함께 제공되는 NJPLOT program을 사용해서 전개하거나 또는  PHYLIP package를 얻어 tree drawing facilities를 이용한다.

1) CLUSTAL FORMAT TREE. 이 format은 서열들 사이의 모든 거리들과 각각에 대해 사용된 alignment position들의 수를 열거한다. Tree는 file의 끝에 표시된다. 이것은 각 alignment step에서 연결되는 서열들과 그 가지의 길이들을 열거한다. 두 개의 서열들이 연결된 후 이것은 나중에 NODE를 가리키다. NODE의 수는 그 NODE에서 가장 낮은 서열의 숫자이다.

2) PHYLIP FORMAT TREE. 이 format은 New Hampshire format으로 많은  phylogenetic analysis packages에서 사용된다. 이것은 가지치는 순서를 표시하는 일련의 nested parentheses를 서열명과 가지의 길이와 함께 열거한다. 이것은 ClustalX와 함께 배포되는 NJPLOT으로 읽을 수 있다. 또한 PHYLIP package의 RETREE, DRAWGRAM 그리고 DRAWTREE programs을 사용하면 tree를 그림으로 볼 수 있다. 이것은 guide tree들을 위한 multiple alignment에서 사용되는 format과 동일하다. New Hampshire format을 읽고 전개할 수 있는 다른 package로는  TreeTool, TreeView, 그리고 Phylowin이 있다.

3) PHYLIP DISTANCE MATRIX. 이 format이 바로 PHYLIP package에 의해 사용될 수 있는 모든 pairwise distance들의 matrix를 출력한다.  이것은 Phylip package에서 단백질 서열들로부터 distance들을 만들 수 없을 때 유용하게 사용되었으나 이제는 흔하다 (PROTDIST of Phylip 3.5 now does this).

BOOTSTRAP LABELS ON: 설정값에 의해 bootstrap value들은 phylip format output tree들의 tree branch들에 정확하게 위치한다. Toggle은 이들을 node들에 놓이게 하나 부정확하다. 그러나 어떤 display package들 (e.g. TreeTool, TreeView and Phylowin)은 node labelling 만을 지원하고 branch labelling은 지원하지 않는다. 어떤 branch들과 label들이 함께 가는지 주의를 기울여야 한다.