探索分子进化：系统发育树构建详解

第九章：分子进化与系统发育是生物信息学中的核心内容，着重探讨了生物大分子在进化过程中的变化和理论。本节首先介绍了分子水平的进化，其特点包括生物大分子进化速率相对恒定，突变的中性或近中性，即大多数突变不直接导致自然选择。这一理论在人类基因组计划（HGP）中有着重要作用，旨在揭示生命的遗传密码，理解种群差异、疾病机制及生命现象。 系统发育分析则通过构建系统发育树来展现生物间的亲缘关系。系统发育树是一种树状模型，有根树和无根树的概念区分了有明确起点和无明确起点的树形结构。物种树关注物种间的进化关系，而基因/蛋白树则关注特定基因或蛋白质的进化历史。在构建方法上，有四种常用策略：距离法、最大简约法、最大似然法和贝叶斯法。距离法适用于高相似性序列，UPGMA（非加权分组平均法）在此类情况下常见，通过基因频率数据构建；最小二乘法也是一个例子。邻接法（NJ方法）是通过逐步合并最近的节点来构建，如给定的A:TAGG, B:TACG, C:AAGC, D:AGCC序列构建过程，涉及两两比对、遗传距离计算和星形树的初步构造。 通过计算每个分支的长度，最终形成系统的系统发育树。这种方法在计算效率上，距离法通常最快，最大简约法次之，贝叶斯法和最大似然法则更为复杂但适用性更广。这些构建技术在生物分类、物种鉴定、进化研究等领域发挥着关键作用，帮助科学家深入理解生物多样性和进化历程。