Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

JAK NAJÍT NEJLEPŠÍ STROM. Prohledávání stromového prostoru – heuristické hledání, Marcov chain Monte Carlo – a skórování stromů podle různých kritérií.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "JAK NAJÍT NEJLEPŠÍ STROM. Prohledávání stromového prostoru – heuristické hledání, Marcov chain Monte Carlo – a skórování stromů podle různých kritérií."— Transkript prezentace:

1 JAK NAJÍT NEJLEPŠÍ STROM

2 Prohledávání stromového prostoru – heuristické hledání, Marcov chain Monte Carlo – a skórování stromů podle různých kritérií. Algoritmus – najde jen jeden strom postupným přidáváním sekvencí, klastrovací analýza (distanční metody). Strom, který nejlépe „vysvětlí“ alignment našich sekvencí. Jak se pozná nejlepší strom?

3 SKÓROVÁNÍ STROMŮ

4 NEJMENŠÍ ČTVERCE AB AC AD BC BD C D Skóre Q = ∑ ∑w ij (D ij - d ij ) 2 n i=1 j=1 B C D A

5 Postup maximální parsimonie předvedu na příkladu z předchozího slidu. Příbuzenské vztahy mezi 4 taxony můžeme znázornit 3 způsoby (stromy, topologiemi). Která odpovídá skutečnosti? MP považuje za pravdivou tu, která vysvětlí přítomnost znaků pomocí nejmenšího počtu mutací. Ukážeme si to na 1 znaku. Ten nabývá u našich taxonů těchto podob. Předpokládejme, že u předků se vyskytovaly G…. ACCTGGATGC ACTTGAATGC ACTTCGATGG ACTTCAAGGG MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE

6 Postup maximální parsimonie předvedu na příkladu z předchozího slidu. Příbuzenské vztahy mezi 4 taxony můžeme znázornit 3 způsoby (stromy, topologiemi). Která odpovídá skutečnosti? MP považuje za pravdivou tu, která vysvětlí přítomnost znaků pomocí nejmenšího počtu mutací. Ukážeme si to na 1 znaku. Ten nabývá u našich taxonů těchto podob. Předpokládejme, že u předků se vyskytovaly G…. G G G G G G CC C C C C MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE ACCTGGATGC ACTTGAATGC ACTTCGATGG ACTTCAAGGG

7 Postup maximální parsimonie předvedu na příkladu z předchozího slidu. Příbuzenské vztahy mezi 4 taxony můžeme znázornit 3 způsoby (stromy, topologiemi). Která odpovídá skutečnosti? MP považuje za pravdivou tu, která vysvětlí přítomnost znaků pomocí nejmenšího počtu mutací. Ukážeme si to na 1 znaku. Ten nabývá u našich taxonů těchto podob. Předpokládejme, že u předků se vyskytovaly G…. G G G G G G CC C C C C G GG G G C MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE ACCTGGATGC ACTTGAATGC ACTTCGATGG ACTTCAAGGG

8 Postup maximální parsimonie předvedu na příkladu z předchozího slidu. Příbuzenské vztahy mezi 4 taxony můžeme znázornit 3 způsoby (stromy, topologiemi). Která odpovídá skutečnosti? MP považuje za pravdivou tu, která vysvětlí přítomnost znaků pomocí nejmenšího počtu mutací. Ukážeme si to na 1 znaku. Ten nabývá u našich taxonů těchto podob. Předpokládejme, že u předků se vyskytovaly G…. G G A G G GA G GA G G MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE ACCTGGATGC ACTTGAATGC ACTTCGATGG ACTTCAAGGG A A A A A A 2 2 1

9 MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE {C} {A} {C} {C} {A} {G} {C, A}* {C} {A, G}* {C, A, G}* {C, A} Fitchův algoritmus

10 MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE {T} {G} {T} {T} {G} {C} {T, G}* {T} {G, C}* {T, G, C}* {T, G} Fitchův algoritmus XYXXYZ = 3 změny YXXXXX = 1 změna

11 MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE Parsimonie a délky větví

12 MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE Varianty parsimonie Camin-Sokal parsimonie – známe původní stav, změny možné jej jedním směrem, reverze se nedějí (SINE elementy) Dollo parsimonie – daný (komplexní) znak může vzniknou jen jednou, ztrácet se může opakovaně v různých liniích Vážená parsimonie – různým typům záměn přisuzuje různou váhu

13 MAXIMÁLNÍ PARSIMONIE Parsimonie je znaková metoda – vychází přímo ze znaků (např. pozic alignmentu). Skóre stromu nám říká, jaký je nejmenší počet změn ve všech znacích, ke kterému muselo dojít, pokud by evoluce proběhla podle dané topologie. Parsimonie nebere v úvahu substituční saturaci. Základní varianta parsimonie považuje všechny typy změn za stejně pravděpodobné.

14 JAK PROHLEDÁVAT STROMOVÝ PROSTOR Vztahuje se nejen na maximální parsimonii, ale na téměř všechny nealgoritmické metody (nejmenší čtverce, minimální evoluce, maximum likelihood...)

15 POČET MOŽNÝCH TOPOLOGIÍ STRMNĚ ROSTE

16 Počet zakořeněných topologií pro různé množství taxonů POČET TOPOLOGIÍ STRMNĚ ROSTE Pro zakořeněné topologie (2n-3)!! nezakořeněné topologie (2n-5)!! (2*5-3) = 3*5*7 = 105 Faktoriál lichých čísel

17 HEURISTICKÉ HLEDÁNÍ

18 KDE ZAČÍT A NEBÝT ÚPLNĚ MIMO? Taxon addition Pořadí v jakém jsou taxony přidávány ovlivní výsledek

19 JAK KRÁČET? NNI Nearest-Neighbour Interchange

20 SPR Subtree Pruning and Regrafting JAK KRÁČET?

21 TBR Tree Bisection and Reconnection

22 Heuristické hledání

23 Globální maximum je zde Začne zde Skončí zde GLOBÁLNÍ A LOKÁLNÍ MAXIMA

24 Globální maximum je zde GLOBÁLNÍ A LOKÁLNÍ MAXIMA

25 BRANCH AND BOUND SEARCH

26

27 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q qq A C BD Uvažujme, že evoluce proběhla podle stromu vlevo. Na stromu se vyskytovaly větve dvou různých délek, kterým odpovídají pravděpodobnosti záměn p a q.

28 INCONSISTENCE PARSIMONIE A (X)C (Y) B (X)D (Y) A (X) C (X) B (Y) D (Y) A (X)C (Y) B (Y) D (X) Znaky, které zjišťujeme mohou nabývat dvou forem 0 a 1. Pro každou (ze 3 možných) topologií “hlasuje” jeden vzor znaků A – X B – X C – Y D – Y A – X B – Y C – X D – Y A – X B – Y C – Y D – X Parsimonie vybere topologii, jejíž vzor v množině znaků převáží

29 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q q q Pravděpodobnost vzoru 0011 bude následující ½(1-p)(1-q)(1-q)pq

30 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q q q Pravděpodobnost vzoru 0011 bude následující ½(1-p)(1-q)(1-q)pq ½(1-p)(1-q)q(1-p)(1-q)

31 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q q q Pravděpodobnost vzoru 0011 bude následující ½(1-p)(1-q)(1-q)pq ½(1-p)(1-q)q(1-p)(1-q)

32 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q q q Pravděpodobnost vzoru 0011 bude následující ½(1-p)(1-q)(1-q)pq ½(1-p)(1-q)q(1-p)(1-q) ½pq(1-q)pq

33 INCONSISTENCE PARSIMONIE pp q q q Pravděpodobnost vzoru 0011 bude následující ½(1-p)(1-q)(1-q)pq ½(1-p)(1-q)q(1-p)(1-q) ½pq(1-q)pq ½pq(1-q)(1-p)(1-q) P 1100 = ½ [(1-p)(1-q) 2 pq+ (1-p) 2 (1-q) 2 q+ p 2 q 3 + pq(1-q) 2 (1-p)] P XXYY = [(1-p)(1-q) 2 pq+ (1-p) 2 (1-q) 2 q+ p 2 q 3 + pq(1-q) 2 (1-p)]

34 INCONSISTENCE PARSIMONIE A (X)C (Y) B (X)D (Y) A (X) C (X) B (Y) D (Y) A (X)C (Y) B (Y) D (X) A – X B – X C – Y D – Y A – X B – Y C – X D – Y A – X B – Y C – Y D – X P XXYY = [(1-p)(1-q) 2 pq+ (1-p) 2 (1-q) 2 q+ p 2 q 3 + pq(1-q) 2 (1-p)] P XYXY = …… P XYYX = …… P XYXY - P XYYX > 0

35 INCONSISTENCE PARSIMONIE A (X)C (Y) B (X)D (Y) A (X) C (X) B (Y) D (Y) A (X)C (Y) B (Y) D (X) A – X B – X C – Y D – Y A – X B – Y C – X D – Y A – X B – Y C – Y D – X P XXYY = [(1-p)(1-q) 2 pq+ (1-p) 2 (1-q) 2 q+ p 2 q 3 + pq(1-q) 2 (1-p)] P XYXY = …… P XYYX = …… P XXYY - P XYXY > 0 q(1-q) > p 2

36 LONG BRANCH ATTRACTION A C B D AC BD p p p p q q q q qq


Stáhnout ppt "JAK NAJÍT NEJLEPŠÍ STROM. Prohledávání stromového prostoru – heuristické hledání, Marcov chain Monte Carlo – a skórování stromů podle různých kritérií."

Podobné prezentace


Reklamy Google