موضوع مقاله: درخت تبارزایی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # درخت تبارزایی | مقدمه: درخت تبارزایی، درخت فیلوژنتیک، درخت تکامل نژادی یا درخت تکاملی (به انگلیسی:Phylogenetic tree) یک نمودار انشعابی است (که اصطلاحاً درخت (نظریه گراف) نامیده می‌شود) و روابط تکاملی در میان گونه‌های مختلف زیستی یا حتی اشخاص را بر اساس شباهت‌ها و تفاوت‌های فیزیکی (تبارزایی) یا خصوصیات ژنتیکی نشان می‌دهد. | ## بخش 1: درخت تبارزایی | در یک درخت تکامل نژادی ریشه‌دار، هر گره نشان‌دهندهٔ نسب مشترکی برای فرزندان آن گره است و طول یال‌ها در برخی از درختان نشان‌دهندهٔ تخمین زمان است. گره‌های داخلی عموماً واحد طبقه‌بندی فرضی (HTUs) نامیده می‌شوند و نمی‌توان آن‌ها را به‌طور مستقیم مشاهده کرد. این درختان در زمینه‌های زیست‌شناسی مانند زیست‌شناسی فرگشتی، بیوانفورماتیک، سیستماتیک و فیلوژنتیک مقایسه‌ای کاربرد دارند. تاریخچه ایدهٔ درخت زندگانی از متن‌های باستانی، از یک فرایند نردبانی از پایین‌ترین تا بالاترین نوع حیات (مانند یک زنجیر آفرینش) گرفته شده است. اولین درخت‌های منشعب‌کنندهٔ تبارزایی شامل یک نمودار دیرینه‌شناسی می‌شد که ارتباطات زمین‌شناسی میان گیاهان و جانوران را نشان می‌داد و در کتاب «زمین‌شناسی مقدماتی» نوشتهٔ ادوارد هیچکاک (چاپ اول ۱۸۴۰) آمده بود. چارلز داروین یکی از اولین و محبوب‌ترین تصاویر از مفهوم درخت تکامل را در کتاب اصلی خود، «خاستگاه گونه‌ها» به تصویر کشیده است. در طول قرن بعد، زیست‌شناسی فرگشتی هنوز از نمودار درختی برای نمایش فرگشت استفاده می‌کردند، زیرا این نمودارها به‌خوبی مفهوم گونه‌زایی را بیان می‌کنند. درخت فیلوژنتیک ریشه‌دار یک گراف جهت‌دار است با یک گره منحصر به فرد متناظر با نزدیک‌ترین جد مشترک از همه جاندار که در برگ‌های درخت هستند. درختان بدون ریشه ارتباط گره‌های برگ را بدون هیچ فرضی در مورد اصل و نسب‌شان نشان می‌دهند. در حالی‌که درختان بدون ریشه به سادگی با حذف ریشه‌ها از درختان ریشه‌دار تولید می‌شوند، از یک درخت بدون ریشه نمی‌توان بدون استفاده از شناسایی اصل و نسب، ریشه را نتیجه گرفت. | ## بخش 2: درخت تبارزایی | به‌طور معمول ریشه‌دار کردن یک درخت با اضافه کردن outgroup در داده‌های ورودی یا معرفی مفروضات بیشتری در مورد انجام سرعت نسبی تکامل در هر شاخه، مانند فرضیه ساعت مولکولی انجام می‌شود. هر یک از گره‌های داخلی در یک درخت یک‌قسمتی ریشه‌دار دقیقاً دارای دو فرزند است (شبیه یک درخت دوقسمتی)، و یک درخت یک‌قسمتی بدون ریشه یک درخت دوقسمتی است ولی هر گرهٔ داخلی دقیقاً سه همسایه دارد. در مقابل، یک درخت چندقسمتی ریشه‌دار ممکن است بیشتر از دو فرزند در برخی از گره‌ها داشته باشد و یک درخت چندقسمتی بدون ریشه ممکن است بیش از سه همسایه در برخی از گره‌ها داشته باشد. در یک درخت برچسب‌دار به هر یک از برگ‌ها ارزش‌های خاصی اختصاص می‌یابد، در حالی‌که یک درخت بدون برچسب فقط یک توپولوژی را تعریف می‌کند. با داشتن تعدادی گره برگ بسته به نوع خاص درخت تعدادی درخت وجود دارد، اما همیشه درختان چندقسمتی از درختان یک‌قسمتی بیشتر هستند و درختان برچسب‌دار بیشتر از درختان بدون برچسب و درختان ریشه‌دار بیشتر از درختان بدون ریشه وجود دارند. آخرین تمایز، بیشترین ارتباط بیولوژیکی را دارد، زیرا مکان‌های بسیاری در یک درخت بدون ریشه برای قرار دادن ریشه وجود دارد. برای درختان یک‌قسمتی برچسب‌دار به تعداد زیر، درخت ریشه‌دار وجود دارد: و به تعداد زیر، درخت بدون ریشه وجود دارد: که n تعداد برگ‌های درخت را مشخص می‌کند. اجزای درخت فیلوژنتیک درخت فیلوژنتیک وجود و انشعاب شاخه‌ها و دودمان‌ها را در طول زمان نشان می‌دهد. طول هر شاخه ممکن است اختیاری، یا برگرفته شده از مقیاس زمانی خاصی باشد که زمان بین وقوع گونه‌زایی‌ها را نشان می‌دهد. نوک شاخه‌ها، نمایانگر گونه‌ها، یا گروه‌های بزرگ‌تری است که امروزه زنده اند، یا منقرض شده‌اند. | ## بخش 3: درخت تبارزایی | ریشه درخت فیلوژنتیک نشان‌دهندهٔ قدیمی‌ترین نسب مشترک همة گروه‌های نشان داده‌شده روی درخت است. این نوع درختان تنها نشان‌دهندهٔ یک الگوی انشعاب هستند، به عنوان مثال طول شاخه‌های آن، زمان یا مقدار نسبی تغییر کاراکترها را نشان نمی‌دهد. ساختن درخت فیلوژنتیک درخت‌های فیلوژنتیک به عنوان یک روش غیر بدیهی که از فیلوژنتیک محاسباتی استفاده می‌کند در نظر گرفته می‌شود. روش‌های ماتریس فاصله از قبیل اتصال-همسایگی یا روش جفت گروه بدون وزن با میانگین حسابی که از روی دنباله تراز شده، فاصله ژنتیکی را محاسبه می‌کند، ساده‌ترین روش برای پیاده‌سازی هستند، اما یک مدل تکاملی را احضار نمی‌کنند. هر روش تراز کردن دنباله از قبیل کلاستال از الگوریتم ساده‌تری (یعنی آن‌هایی که بر پایهٔ فاصله هستند) برای ساخت درخت استفاده می‌کند. ماکسیمم پارسیمونی روش دیگری برای تخمین و محاسبه درخت فیلوژنتیک است، اما یک مدل ضمنی از تکامل ارائه می‌دهد (یعنی پارسیمونی). اغلب برپایهٔ بیزین، و یک مدل روشن از تکامل در تخمین درخت فیلوژنتیک، به‌کار می‌برد. بنابراین جستجوی ابتکاری و روش‌های بهینه‌سازی با توابع ارزش‌دهی درخت، جهت مشخص‌سازی یک درخت مناسب با داده‌ها، به‌صورت ترکیبی استفاده می‌شوند. | ## جمع‌بندی | سازگاری: آیا در صورت استفاده از داده‌های مختلف برای یک مسئله به جواب‌های یکسان همگرا خواهد شد؟