生物进化树
利用基因突变多样性构建生物进化树的方法
利用基因突变多样性构建生物进化树的方法以Shannon熵理论结合Mark等人提出的AMI图形的算法包含了基因组的特有信息。
生物在漫长的进化过程中要适应多种多样的环境，进而发生基因突变，这是生物进化的基础。
通过提取基因序列的AMI变化结果来描述其在群体中的进化程度。
本文选取了具有代表性的64种脊椎动物线粒体的基因数据，构建了生物进化树，取得了较为准确的结果。
标签：基因突变；多样性；生物进化树根据已知的DNA序列来构造生物进化树是伴随着计算机技术和信息科学的发展而成长起来的新兴学科。
通过近几年的发展，发开出一系列软件如PAUP、PHYLIP和MEGA等。
但是通常在运用这些方法之前，都要对序列进行对比（sequence alignment），常用的软件有CLUSTRALW等软件。
本文拟提取出不同DNA序列的平均互信息AMI作为特征参数，通过统计学对其进行聚类，从而得到它们的进化关系。
此种方法没有对序列的排列进行分析对比，计算简单且速度较快，对大量数据的处理非常方便且准确率较高。
一、理论与方法1.平均互信息AMIDNA序列为4种核苷酸A、C、G、T的集合，如果固定X在基因序列上的某一位置，则Y为X下游方向间隔k个位置的核苷酸。
p（X）和p（Y）是核苷酸为X和Y的概率。
其中表示nk（X，Y）前一个核苷酸为X，下游方向间隔k个位置为Y的组合的个数，这样pk（X，Y）就表示X和Y间隔为k的联合分布概率。
当k=0时，就表示了紧邻二联体核苷酸的概率，k=1时表示次紧邻二联体核苷酸的分布率[1]。
根据上述算法，我们可以计算出基因序列的平均互信息[2]（AMI）：Ik，不同的k值对应不同的Ik，对于每一个基因组，我们都能够得到一组向量I0，I1，I2，…，Ik，不同的基因序列，我们则可以得到不同的向量Ik，Jk，Lk…。
2.相关系数在本文中我们选择的是pearson相关系数，它能反映两个数据集之间的线性相关程度。
这是一个范围在[-1，+1]之间的数值，若相关系数为+1，表示两个数据集合之间呈现完美的正线性相关；若相关系数为-1，则表示量数据集之间是负线性相关；若相关系数为0，则表示两组数据之间没有线性相关性。
哺乳动物的进化树
哺乳动物的进化树哺乳动物是地球上最为特殊和优越的一类生物。
它们有精细而高度复杂的身体结构，能够使用呼吸系统、心血管系统、神经系统、生殖系统和其它身体系统来完成多样化的行为。
百万年前，哺乳动物从一个小小的生物家族演化而来，遗传发展的力量使得它们逐渐拥有了更加发达的神经系统、眼部结构和智力等优秀基因。
在哺乳动物进化树上，哺乳动物的分支还与现存和已灭绝的其他动物族群相互交融，形成错综复杂的联系。
本文主要讨论哺乳动物的进化树。
哺乳动物的起源可以追溯到约2.2亿年前的中三叠世，这个时期的地球上气候炎热干燥，生物暴发分化。
早期的哺乳动物叫做鸭嘴兽形类，它们拥有长而扁平的身体，与现代的鸭嘴兽相似。
在长达2000万年的时间里，它们与恐龙并存，不断地进化和改进自己的体型，其最终的方向是变成现在的哺乳动物。
哺乳动物进化的下一个重要阶段出现在侏罗纪末期（1.45亿年前），即非常重要的恐龙灭绝事件。
恐龙的灭绝事件给哺乳动物进化打开了大门，而哺乳动物也乘着这个机会迅速地扩大了栖息地。
蹄兽和鲸类是最早出现的哺乳动物，可以看作是哺乳动物进化树的两个主要分支。
这两类哺乳动物有不同的生态环境和栖息地，蹄兽在地面上行走，鲸类则在水中游泳和捕食。
在进化的过程中，哺乳动物的智力不断提高。
脑部体积的逐步增大，促成了智力、社会性和文化的进化。
在恐龙灭绝后，哺乳动物很快占据了草原、灌木丛地区和森林，成为当时环境中的主要群落。
于是，有更多的哺乳动物分支出现，它们进化成了更加丰富和完备的生物群落。
哺乳动物演化的顶点是灵长类动物，比如猴子、大猩猩和人类。
哺乳动物在进化树的分支中，灵长类动物的位置非常特殊，它们具有高度复杂的社会和文化结构，成为了进化史上的一次里程碑。
除了以上几项进化分支，哺乳动物还有很多其他的分支。
例如，有些哺乳动物进化成了有巢穴和膜囊的刺鼠，有些进化成了野狗和浣熊，还有一些进化成了食肉动物和钟乳石。
哺乳动物的分支非常广泛，很多进化的方向直接关系到哺乳动物的生存环境、地理位置和食物类型。
生物信息学中的序列比对与进化树构建算法研究
生物信息学中的序列比对与进化树构建算法研究序列比对是生物信息学中重要的分析方法之一，通过比对不同生物种类的DNA、RNA或蛋白质序列，可以揭示它们之间的相似性和差异性，并为分析进化关系、功能预测等提供基础。
序列比对的基本思想是将两个或多个序列进行比对，并找出它们之间的相似性。
在序列比对中，常用的方法有全局比对、局部比对和多序列比对。
全局比对方法是将整个序列进行比对，一般采用Needleman-Wunsch算法或Smith-Waterman算法。
这些算法根据序列间的单个碱基或氨基酸之间的匹配、错配和缺失情况，计算出序列的相似度得分。
全局比对方法适用于较短的序列，优点是能够找到完全匹配的区域，但是对长序列不适用，计算复杂度较高。
局部比对方法主要用于比对较长的序列或存在较大插入缺失的序列。
常用的算法有BLAST和FASTA算法。
这些算法采用快速搜索的策略，先找出序列间的高度相似的片段，然后再进行比对和分析。
局部比对方法能够找到较长序列内的相似片段，但可能无法找到全局的最优比对。
多序列比对方法用于比对三个或更多序列，揭示它们之间的共同特征和区别。
常用的方法有多重序列比对和进化树构建。
多重序列比对旨在将多个序列按照匹配和错配的原则进行比对，以找到共同的序列区域。
进化树构建方法基于序列的相似性和进化关系，将多个序列构建成进化树，以揭示它们之间的进化关系。
在序列比对的过程中，常用的比对算法还包括Pairwise比对、局部比对、多重比对等方法。
这些方法都有自己的特点和适用范围，根据具体的研究目的和数据特点选择合适的方法进行序列比对。
进化树构建是生物信息学中的重要研究方向之一，用于揭示不同生物种类之间的进化关系。
进化树是一种图形化的表示方式，能够清晰地展示物种间的分支关系、共同祖先以及进化时间。
进化树的构建主要基于序列的相似性和进化关系。
在进化树构建中，常见的方法包括距离法、最大简约法和最大似然法。
距离法基于序列间的距离矩阵，通过测量序列间的差异程度来构建进化树。
纯菌鉴定进化树
纯菌鉴定进化树纯菌鉴定进化树是一种通过分析微生物的遗传信息，构建菌株间进化关系的方法。
在微生物学和生物分类学中，了解不同菌株的进化关系对于研究它们的功能、生态和传播方式非常重要。
一、纯菌鉴定进化树的原理纯菌鉴定进化树的构建基于微生物遗传信息的比较。
微生物的遗传信息主要通过核酸序列（如16S rRNA序列）来表达。
通过测定不同菌株的核酸序列，并将这些序列进行比较，可以揭示它们之间的进化关系。
在构建进化树时，常用的方法是计算菌株间的遗传距离或相似性，并根据这些距离或相似性构建树状结构。
常用的计算方法包括最小进化距离法、最大似然法和贝叶斯推断等。
这些方法可以帮助确定菌株之间的亲缘关系，并揭示它们的进化历史。
二、纯菌鉴定进化树的方法构建纯菌鉴定进化树的方法通常包括以下几个步骤：1. 菌株的筛选和培养：从样品中筛选出需要鉴定的菌株，并进行纯化培养，确保研究对象的纯度和可重复性。
2. DNA提取和测序：从纯化的菌株中提取DNA，并进行测序。
常用的测序方法包括Sanger测序和高通量测序技术（如二代测序和三代测序）。
3. 序列比对和分析：将获得的核酸序列与数据库中已知的序列进行比对，计算菌株之间的遗传距离或相似性。
4. 进化树构建：根据菌株之间的遗传距离或相似性，使用适当的计算方法构建进化树。
常用的构建方法包括最小进化距离法、最大似然法和贝叶斯推断等。
5. 进化树的验证和解读：对构建的进化树进行验证和解读，评估其可靠性和解释其意义。
可以使用统计方法对进化树进行Bootstrap 分析，评估节点的支持度。
三、纯菌鉴定进化树的应用纯菌鉴定进化树在微生物学领域有广泛的应用。
以下是一些常见的应用：1. 物种鉴定：通过构建纯菌鉴定进化树，可以确定未知微生物菌株的物种归属，帮助进行准确的分类和鉴定。
2. 进化关系研究：纯菌鉴定进化树可以揭示不同菌株之间的进化关系，帮助研究者了解它们的起源和演化历史。
3. 功能预测：通过比较不同菌株的进化树，可以推断它们的功能差异和共同点，为研究微生物的功能和代谢途径提供线索。
微生物进化树构建方法
摘要进化树的构建是当代生命科学技术中最为重要的技术之一,可以分析未知微生物和已知微生物的亲疏关系,从而进一步获取微生物进化关系的重要证据。
本文对微生物进化树的构建进行了研究,阐述了进化树的原理,梳理了相关的理论,同时全面地介绍了最常用的构建进化树的软件及其功能,详细地介绍了微生物进化树的构建方法,以期为更便捷地开展后续研究提供参考。
关键词微生物;进化树;构建中图分类号Q393文献标识码A 文章编号1007-5739(2019)19-0249-02开放科学(资源服务)标识码(OSID )Construction of Microbial Evolutionary TreesLI Si-yu Liu Xue WANG Wen-jing LU Song-lin HAO Xue-mengZHANG Jie *(The College of Life Science ,Northeast Forestry University ,Haerbin Heilongjiang 150040)Abstract The construction of evolutionary tree is one of the most important technologies in modern life science and technology ,which can analyze the affinity between unknown microorganisms and known microorganisms ,so as to further obtain important evidence of microbial evolutionary relationship.In this paper ,the construction of the microbial evolutionary tree was studied ,the principle of the evolutionary tree was expounded ,the rel-evant theories were sorted out ,the most commonly used software and functions of the construction of the evolutionary tree were introduced ,and the construction method of the microbial evolutionary tree was introduced in detail ,so as to provide references for the convenient follow-up research.Key words microorganism ;evolutionary tree ;construction微生物进化树构建方法李司宇刘雪王文婧卢松霖郝雪萌张杰*(东北林业大学生命科学学院,黑龙江哈尔滨150040)在人类的生产和生活中,微生物必不可少,其影响着人类生活的方方面面。
基因组进化树
基因组进化树
基因组进化树是研究生物种间的亲缘关系的重要工具。
进化树通
过比较不同生物的基因组序列、表型特征和共同祖先等因素，揭示了
生物进化的历史和演化关系。
基因组进化树揭示了生物界的分类，可以追溯到生命起源的共同
祖先。
生物可以分为不同的域，包括原核域（细菌和古菌）以及真核
域（真核生物）。
原核域和真核域之间存在着显著的差异，例如细菌
的细胞壁与真核生物的细胞膜结构不同。
而在真核域内，还划分为更
多的分类单位，如界、门、纲、目和科等。
进化树可以根据不同生物的遗传关系来构建。
例如，通过比较多
个物种的DNA序列，可以分析它们之间的相似性和差异，并推测它们
在演化上的关系。
这些数据可以通过计算机程序进行分析和构建进化树。
基因组进化树不仅可以帮助我们理解生物演化的历史，还可以指
导我们在生物学、生态学和医学等领域的研究。
进化树可以帮助我们
预测不同物种之间的亲缘关系，并推测它们可能存在的功能和特征。
这对于疾病研究、物种保护和生物技术等领域具有重要意义。
总之，基因组进化树通过比较不同生物的基因组信息，揭示了生
物进化的历史和演化关系。
它是了解生物分类和亲缘关系的重要工具，对于研究生物学和相关领域具有广泛的应用价值。
构建生物进化树的方法比较
极为详细的建树方法，新手入门推荐生物进化树的构建目录前言 (2)一、 NCBI (6)二、 Mega (9)三、 DNAMAN (15)四、DNAStar (18)五、 Bio edit (21)前言1．背景资料进化树(evolutionary tree)又名系统树(phylogenetie tree)进化树，用来表示物种间亲缘关系远近的树状结构图。
在进化树中，各个分类单元（物种）依据进化关系的远近，被安放在树状图表上的不同位置。
所以，进化树简单地表示生物的进化历程和亲缘关系。
已发展成为多学科(包括生命科学中的进化论、遗传学、分类学、分子生物学、生物化学、生物物理学和生态学,又包括数学中的概率统计、图论、计算机科学和群论)交叉形成的一个边缘领域。
归纳总结生物进化的总趋势有以下几类：①结构上：由简单到复杂②生活环境上：由水生到陆生③进化水平上：由低等到高等一般来说，进化树是一个二叉树。
它由很多的分支和节点构成。
根据位置的不同，进化树的节点分为外部节点和内部节点，外部节点就是我们要进行分类的分类单元（物种）。
而物种之间的进化关系则用节点之间的连线表示。
内部节点表示进化事件发生的地方，或表示分类单元进化的祖先。
在同一个进化树中，分类单元的选择应当标准一致。
进化树上不同节点之间的连线称为分支，其中有一端与叶子节点相连的分支称为外枝，不与叶子节点相连的分支称为内枝。
进化树一般有两种：有根树和无根树。
有根树有一个鲜明的特征，那就是它有一个唯一的根节点。
这个根节点可以理解为所有其他节点的共同祖先。
所以，有根树能可以准确地反映各个物种的进化顺序，从根节点进化到任何其他节点只有能有一条惟一的路径。
无根树则不能直接给出根节点，无根树只反映各个不同节点之间的进化关系的远近，没有物种如何进化的过程。
但是，我们可以在无根树种指派根节点，从而找出各个物种的进化路径。
无根树有根树放射树分子进化树(以分子数据为依据构建的进化树)不仅精确地反映物种间或群体间在进化过程中发生的极微细的遗传变异(小至一个氨基酸或一个核昔酸差异)，而且借助化石提供的大分子类群的分化年代能定量地估计出物种间或群体间的分化年代，这对进化论的研究而言无疑是一场革命。
生物进化知识：进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法
生物进化知识：进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法进化树与分类学——从形态学到分子生物学的分类方法一、前言生物分类学是描述和命名生物多样性并将其组织成体系结构的科学。
同时，生物分类学也可以帮助人们理解生物之间的关系、了解它们的进化历史和适应环境的历史，从而有利于人们更好地保护和管理生物多样性。
生物进化是指生物种群通过适应性进化等途径，产生了新的形态、新的物种和新的生态位，是生物演化的重要方面。
随着科学技术的发展，生物分类学也逐步从形态学转向了分子生物学。
本文将围绕进化树与生物分类学展开探讨，介绍分类学从形态学到分子生物学的演化过程，以期对读者有所启发和帮助。
二、分类学的发展1.形态学分类学形态学分类学是一种基于生物形态特征的分类方法，最早发展起来的是植物分类学。
在这种分类系统中，形态特征包括植物的根、茎、叶、花等。
同时，动物分类学也采用了类似的严格的系统。
这种分类方法的优点是它简单易行、便于识别和理解，但缺点是不能反映生物真实的进化历史和进程。
2.进化分类学进化分类学是基于生物进化的理论基础的分类方法。
它可以通过分析不同生物之间的进化关系，建立进化树，从而探讨不同物种和亚种之间的关系。
这种分类方法逐步提出后，逐渐被人们所接受，成为主流分类方法之一。
但是，进化分类学依然需要外部的形态特征等实体证据，以建立起科学的分类标准和规则。
3.分子生物学分类学随着分子生物学的发展，分子生物学分类学也逐渐兴起。
这种分类学方法是基于物种的基因组和蛋白质组特征，通过物种的生物信息学技术比对，分析不同物种之间的关系和亲缘关系，建立起进化树。
分子生物学分类学的优点是它可以更直观和准确地反映生物之间的进化关系，但缺点是如果基因数据不足数量不足，或数据分析方法不够准确，会导致分子进化树的构建不准确。
三、进化树的构建进化树是一种图形结构，用于表示物种之间的进化关系和亲缘关系。
进化树的构建方法主要为两种，即：古生物学的古生态进化树法和分子演化的分子系统进化树法。
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（A ）
A、鱼类 两栖类 爬行类 鸟类 哺乳类
B、鱼类 哺乳类 两栖类 鸟类 爬行类
C、鱼类 鸟类 爬行类 两栖类 哺乳类
D、鱼类 鸟类 两栖类 爬行类 哺乳类
3、生物进化的顺序是：由 水生 到 陆生 、由 简单 到 复杂 、由 低等 到 高等 。
第22章 生命进化的长河
第二节 生物进化的历程
石嘴山市第十二中学 张丽艳
1、生物进化的主要证据是什么？
答：化石
2、科学家比较各个地层中的化石后发现，在
越古老的地层里，成为化石的生越简单 、 越 低 等；在越新近形成的地层里，成为化 石的生物越 复杂 、越 高 等。
原始生命逐渐进化产生了营养方式不同的两类原始生 物：原始藻类植物和原始单细胞动物。那么，请同学 们一起回忆已学习过的植物和动物界中的几大类群， 请说出他们的进化顺序,并试着填到进化树上：
生物进化的历程
通过“生物进化的历程”的 学习，进一步增强学生与生物 和谐相处的教育和保护生物圈 的意识，并对学生进行无神论 的思想教育都有非常重要的作 用。
一、我会选：
1、有关生物进化历程的叙述，错误的是
（C ）
A、由简单到复杂
B、由低级到高级
C、个体由小到大的进化路线是
腔肠动物 藻类植物
原始生命
归纳总结生物进化的总趋势有 以下几类：
1、结构上：由简单到复杂 2、生活环境上：由水生到陆生 3、进化水平上：由低等到高等
1、生物进化的规律是什么？在 动物进化的历程中，为什么鸟类 比鱼类高等？
答：生物的进化规律是从低等到 高等，从简单到复杂，从水生到 陆生。鸟类比鱼类的结构复杂， 适于陆上和空中生活。
植物：苔藓植物、藻类植物、蕨类植物、 被子植物、裸子植物、种子植物
无脊椎动物有：单细胞动物、扁形动物、 腔肠动物、线形动物、环节动物、软体 动物、节肢动物
脊椎动物有：鱼类、爬行类、两栖类、 哺乳类、鸟类
哺乳类 鸟类
爬行类
被子植物
鱼类 两栖类 裸子植物
节肢动物 环节动物
蕨类植物 苔藓植物
软体动物
线形动物
扁形动物
腔肠动物
藻类植物
原生动物
生物进化的历程
通过观察生物进化树，请同 学们了解各个生物类群的主要 特征，从而理解生物进化的顺 序，并归纳出生物进化的总趋 势是什么？
请观察生物进化树：
鸟类 爬行类
哺乳类
人类 被子植物
鱼类
节肢动物 环节动物
两栖类 裸子植物
软体动物
苔藓植物 线形动物
蕨类植物
扁形动物 原生动物