SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA. Aula 6: inferência filogenética Parcimônia

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1 SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA Aula 6: inferência filogenética Parcimônia

2 Inferência Qual árvore é a que melhor representa a relação evolutiva entre as espécies? 2

3 Inferência Um exemplo em Carnivora > Dentição, dieta. Monofilético! > Relação dentro do grupo? 3

4 Inferência Um exemplo em Carnivora > 250 spp. Amostragem? Quais spp. incluir? 4

5 Inferência 2 grupos Terrestres Aguáticos Fissípedes Pinípedes > Um representante de cada família! 5

6 Inferência 2 grupos Qual caráter analisar? > Qualquer caráter que varie entre os terminais! > ~ 1990: dados morfológicos Grupo externo (outgroup) Creodonta, grupo externo, extinto > Ponto de comparação com o ingroup > Permite enraizar polarizar os caracteres 6

7 Inferência 7

8 Inferência > Ignorados > Impossível caracterizar 8

9 Inferência Sequências DNA Gaps 9

10 Inferência Hennigan 1) existe uma possível árvore 1) NÃO existe homoplasia Caráter estado plesiomórfico apomórfico Willi Hennig ( ) > Não existe mutação reversa/independete > Terminais que compartilham uma apomorfia = CLADO 10

11 Inferência Hennigan Aplicando o método em uso ~1960 ~

12 Inferência Hennigan Aplicando o método Problemas.. > Faz suposições não realistas sobre a evolução Homoplasia é ausente, mas. ocorre! Duas características não distinguíveis podem evoluir paralelamente! Problemas na escolha do estado de caráter! 12

13 Presença/ ausência baixo premolar 1 Presente Homoplásico!

14 > Homoplasia pode ocorrer! > Podemos minimizar! A árvore mais parcimoniosa é aquela que requer o menor número de eventos evolu^vos (e.g., subsjtuição de nucleokdeos, trocas de amino ácidos, etc)para explicar os dados 14

15 Aplicando o método outgroup ingroup 15

16 0 1 caráter 1 = 1 mudança caráter 2 = 2 mudança 16

17 Aplicando o método 1, 3, 4, 5 e 8 = apenas uma reconstrução! 11 passo! 2, 6 e 7 = múltiplas reconstruções! 17

18 Aplicando o método 1, 2, 3, 5, 6, 7 e 8 = apenas uma reconstrução! Tree 3 9 passos! 4 = múltiplas reconstruções! 18

19 Aplicando o método > caráter informativo vs. não informativo > caráter informativo = 2, 4, 6 e 7 > caráter não informativo = 1, 3, 5 e 8 autoapomorfia! 19

20 Procurando a melhor árvore outgroup ingroup 20

21 Procurando a melhor árvore 21

22 Procurando a melhor árvore ~ 20 taxa Busca Branch- and- bound Cladogramas mais curtos (com a máxima parcimônia) sem calcular todos os cladogramas possíveis (exhaustive 22

23 Procurando a melhor árvore > 20 taxa Buscas Heurís^cas > Tentam encontrar a árvore ótima para o critério de escolha, mas não podem garanti-la > Operam de forma Colina acima (hill-climbing) 23

24 Procurando a melhor árvore Buscas Heurís^cas

25 Uso de sequências de DNA Pradosia brevipes Pradosia cochlearia Pradosia decipiens > Caráter = posição do nucleotídio (1, 2, 3 ) > Estado Caráter = nucleotídios (A, C, T, G)

26 Uso de sequências de DNA > Primeiro passo, Alinhamento Problemas???

27 Uso de sequências de DNA > Primeiro passo, Alinhamento A T G A C C T G G C G G C T T T A A T G T G G A T A T G G C A T T A ou A T G A C C T G G C G G C T T T A A T G T G G A T A T G G C A T T A > com adição de 5 INDELS

28 Uso de sequências de DNA > Primeiro passo, Alinhamento ou A T G A C C T G G C G G C T T T A A T G T G G A T A T G G C A T T A > 2 INDELS + 2 subsjtuições??? > 5 INDELS ou > 2 INDELS + 2 subsjtuições

29 Uso de sequências de DNA > Primeiro passo, Alinhamento Systematic Botany (2015), 40(1): pp Copyright 2015 by the American Society of Plant Taxonomists DOI / X Date of publication February 12, 2015 Is Sequence Alignment an Art or a Science? David A. Morrison Systematic Biology, Uppsala University, Norbyvägen 18D, Uppsala, Sweden Author for correspondence (David.Morrison@ebc.uu.se) Communicating Editor: Mark P. Simmons Abstract Aligning multiple nucleotide sequences is a prerequisite for many if not most comparative sequence analyses in evolutionary biology. These alignments are often recognized as representing the homology relations of the aligned nucleotides, but this is a necessary requirement only for phylogenetic analyses. Unfortunately, existing computer programs for sequence alignment are not based explicitly on detecting the homology of nucleotides, and so there is a notable gap in the existing bioinformatics repertoire. If homology is the goal, then current alignment procedures may be more art than science. To resolve this issue, I present a simple conceptual scheme relating the traditional criteria for homology to the features of nucleotide sequences. These relations can then be used as optimization criteria for nucleotide sequence alignments. I point out the way in which current computer programs for multiple sequence alignment relate to these criteria, noting that each of them usually implements only one criterion. This explains the apparent dissatisfaction with computerized sequence alignment in phylogenetics, as any program that truly tried to produce alignments based on homology would need to simultaneously optimize all of the criteria. Keywords Multiple alignment, alignment algorithm, sequence homology.

30 Análises Morfologia chances: 1 em 2000 DNA

31 Peso para os caracteres (Character state Weigh/ng) Fitch parsimoy (Fitch 1971) > Peso igual aos caracteres! ou. Generalized parsimony > Peso para caracteres mais informa^vos!

32 > mais informa^vo

33 Problemas. > Não leva em consideração o comprimento dos ramos alguma informação pode ser perdida - Taxa de evolução é alta - Braços com diferente comprimento > Long- branch a3rac4on - Braços longos são agrupados

34 > Long- branch a3rac4on