株式会社アップグマ（以下、アップグマ）と隣接結合木の違い

アップグマと近傍結合木の重要な違いは、それぞれの手法が作り出す系統樹の種類である。アップグマは根を持つ系統樹を作る手法であり、近傍結合木は根を持たない系統樹を作る手法である...。

UPGMAと隣接結合木の主な違いは、それぞれの手法が生成する系統樹の種類である。uPGMAは根付き系統樹を構築する手法であり、隣接結合木は根付きでない系統樹を構築する手法である。

系統樹とは、生物間の進化的関係を示す樹形図である。系統樹は、構築する手法によって異なるトポロジーを持つことがある。系統樹の構築には、uPGMAと隣接結合木の2つの手法が主に用いられる。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. UPGMAとは 3. 近隣結合木とは 4. UPGMAと近隣結合木の類似点 5. 横並びの比較 - 表形式でのUPGMAと近隣結合木 6. まとめ

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バイオインフォマティクスには様々なクラスタリング手法がある。upgmaはunweighted pair grouping methodとarithmetic meanの略である。階層的なグループ化手法である。この方法は、SokalとMichenerによって紹介されました。系統樹を作成する上で最も高速な手法である。その結果、共通の祖先を持つ根付きの系統樹ができあがります。

UPGMA法で系統樹を描く場合、すべての系統で進化速度が同じであると仮定する。したがって、UPGMAは重要な仮定である。しかし、この手法の最大の欠点は、木を構築する際に突然変異率が考慮されないことである。その代わり、突然変異率は一定であると仮定している。さらに、この仮説は「分子時計仮説」とも呼ばれている。そのため、実際の現場では、UPGMA法で構築された系統樹は正確で信頼性の高いものとは言えないかもしれない。

upgma公司(upgma)和邻接连接树(neighbor joining tree)的区别

図01：UPGMAで描いた系統樹

UPGMA法では、ペアワイズ距離を考慮して系統樹を作成する。最初はそれぞれの種がクラスタとなり、進化的な距離が最も小さい2つのクラスタがペアを形成する。そのため、距離行列に依存する。アルゴリズム表現は、UPGMA法で描かれた系統樹のデータを解釈する上で重要な役割を担っている。

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Neighbour-joining treeも系統樹の生成に用いられるクラスタリング手法の一つで、斉藤成也や根井正敏がこの手法を導入した先駆者である。UPGMAとは異なり、この手法では根のない木を生成することができる。また、本手法のクラスタリングは超距離に依存しない。しかし、系統樹を構築する際には、進化速度の変化が考慮される。そのため、この手法で描かれた樹木はばらつきがある。そのため、この方法では特殊な数学的アルゴリズムを用いて、これらの変化を評価する。

図02: 近隣結合法から作成した系統樹

この方法では、ツリーを構築する際に、各血統間の距離を個別に考慮する。各血統は、ツリー内で新たに構築されたノードを接続する。これらのノードはすべて、中央のノードに接続されています。そのため、新しいノードが出現した場合、中心ノードから新しいノードまでの距離が重要となり、アルゴリズムを用いて計算される。これらのアルゴリズムデータにより、新しいノードの位置が決定される。

株式会社アップグマ（以下、アップグマ）と隣接結合木の共通点

どちらの手法も、系統樹の構築にクラスタリング技術を利用している。
また、どちらの方法も系統樹を説明するために数学的アルゴリズムを用いる必要がある。
どちらのアプローチにおいても、DNA配列データは重要な役割を担っています。
いずれもボトムアップ型のクラスタリング手法を生み出す。
また、この2つの手法を用いることで、大規模なデータセットの分析が可能になります。
どちらのタイプのツリーも、ブートストラップ法を用いて統計データ解析を行うことができます。
いずれも生物の分類・同定に重要な役割を担っている。
また、両手法とも生物の進化的な関係を示すデータを得ることができる。