第一章 核苷酸置换模型

前言

1. 分子水平的进化研究致力于两大问题：

1.1    重建物种间的进化关系

1.2    了解进化过程的动力与机制

关于分子进化机制的问题主要是通过估计核苷酸和氨基酸的置换速率以及采用序列数据来检测突变与选择模型来进行研究。

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第1章 核苷酸替换模型

1.1 引言

1.1.1    其一， 成对距离的计算是系统发育重建中距离矩阵方法的首要步骤，它采用聚类算法将一个距离矩阵转化为一个系统发育树。

1.1.2    其二， 用于距离计算的核苷酸置换马尔可夫过程模型构成了针对多重序列系统发育关系的似然分析与贝斯分析的基础。

1.1.3    一种简化的距离测度就是差异位点比例，有时称为p距离。如果同为100个核苷酸长度的两条序列间有10个位点差异，则p＝10％＝0.1。

一个可变位点可能是一次以上置换的结果，甚至一个不变位点（两条序列中核苷酸相同）也可能经历过回复或平行置。同一位点的多重置换导致了一些隐藏的变化。所以，p并不是进化时间的线性函数。

1.2 核苷酸置换和距离估计的马尔可夫模型

1.2.1    JC69模型:

JC69模型,假定每个核苷酸变成其他任何一个核苷酸都是相同速率λ。

1.2.2    K80模型

两个嘧 啶（ T→C）或 两 个 嘌 呤 （ A→G）间 的 置 换 称 为 转 换（transition）， 而一个嘧啶和一个嘌呤（ T,C→A,G）间的置换称为颠换（transversion）。因而，Kimura（1980） 提出一个模型来考虑不同的转换率和颠换率。

1.3    位点间可变的置换率

当速率变化时， 置换“ 热点” 可能积累了很多变化， 而保守位点则保持不变。因此， 对于同样数量的进化改变或序列距离， 如果速率恒定， 我们将观测到更少的变化。换言之， 忽略位点间的可变速率会导致对序列间距离的低估。

人们可以通过假定一个位点速率ｒ是从统计分布中抽取出来的随机变量来考虑速率变化。最常用的是伽马分布（ Γ）。结果模型通过加后缀“ ＋Γ” 来表示， 如JC69＋Γ， K80＋Γ 等， 这些距离有时被称为伽马距离。

1.4    最大似然估计