Академия

Учёные разработали новый алгоритм MOLD для определения диагностических признаков таксонов в монолокусных данных ДНК

Учёные разработали новый алгоритм MOLD для определения диагностических признаков таксонов в монолокусных данных ДНК

Рубрика Исследования

Данные о последовательностях ДНК широко применяются в филогенетических исследованиях, а также для установления границ видов. В то же время, формальные описания новых таксонов все еще преимущественно опираются на традиционные подходы, т. е. на морфологию, и признаки ДНК используются крайне редко. Тем не менее, более широкая интеграция ДНК-данных в формальную таксономию способна существенно улучшить качество и практичность описаний: те же признаки, которые используются для разграничения таксонов ложатся в основу их описания.

Так как получение данных о последовательностях ДНК относительно недорого, высоко производительно и стандартизовано, признаки ДНК становятся очевидно более доступны исследователям, чем таксономическое знание, особенно в сложных для систематики таксонах.

Практически наиболее значимые препятствия – отсутствие как общепринятой практики использования ДНК-данных в таксономии, так и достаточно мощного и гибкого алгоритма для выявления таксономически важных признаков в данных ДНК. Более того, сохраняется недоверие к признакам ДНК со стороны традиционных систематиков, так как неясно, достаточно ли надёжны признаки ДНК для того, чтобы строить на них формальные описания таксонов.

Группа исследователей во главе с научным сотрудником ИПЭЭ РАН к.б.н. Александром Федосовым разработала новый алгоритм MOLD для определения диагностических признаков таксонов в монолокусных (т. е. содержащих последовательности одного гена) данных ДНК. MOLD превосходит другие существующие алгоритмы для определения диагностических ДНК-признаков как по скорости, так и по функциональности. 

Показано, что диагностические ДНК-признаки, применяемые на данный момент, часто отсутствуют, особенно в массивах данных, включающих сотни видов, либо они недостаточно надёжны. Разработано оригинальное решение – дополнительный алгоритм, который моделирует неисследованное генетическое разнообразие таксонов, и на его основании предлагает оптимальную диагностическую комбинацию нуклеотидов (rDNC) в ДНК-данных. 

Показано, что надёжность rDNC существенно превосходит надёжность ранее применяемых признаков ДНК. Так как MOLD – единственная программа, способная определять диагностические комбинации нуклеотидов, соответствующие заданным критериям надёжности, ее применение почти безальтернативно, особенно при работе с ДНК данными большого числа таксонов. 

MOLD доступен как Python-приложение для работы с командной строкой, и имеет графический интерфейс для работы в интернет браузере. Результаты тестирования MOLD в сравнении с ранее предложенными программными решениями, опубликованы в высокорейтинговом научном журнале Molecular Ecology Resources.

Источник: ИПЭЭ РАН.