Nowe algorytmy umożliwiają badanie skomplikowanej historii ewolucji

W filogenetyce używa się drzewa, które przedstawia powiązania ewolucyjne między grupami gatunków. Drzewo filogenetyczne nie jest jednak w stanie dokładnie odzwierciedlić wszystkich procesów genetycznych zachodzących w toku ewolucji. Przykładowo, użycie różnych genetycznych loci powoduje otrzymanie sprzecznych zależności między gatunkami ze względu na procesy takie jak poziomy transfer genów czy rekombinacja.

W ramach projektu LIFENET (New algorithmic and mathematical tools to construct a net of life) opracowano algorytmy umożliwiające budowę sieci filogenetycznych. Uczeni zbadali zdarzenia związane z rekombinacją genów w wirusach, aby uzyskać nowe informacje na temat ewolucji wirusów, takich jak HIV.

Zespół stworzył algorytm do obliczania hybrydyzacji dowolnej liczby drzew, podczas gdy wcześniej było to możliwe dla maksymalnie dwóch drzew. Ponadto analizy parsymonii dla drzew zostały rozszerzone na sieci. Wcześniej stosowane schematy parsymonii dają sieci o niewielkiej istotności biologicznej. Dlatego też uczestnicy projektu LIFENET zaproponowali nową definicję parsymonii na potrzeby sieci.

Uczeni rozwiązali też kwestie dotyczące złożoności obliczeniowej kilku problemów decyzyjnych związanych z sieciami filogenetycznymi. Przykładowo dowiedziono, że obliczenie liczby drzew, które może pomieścić jednocześnie sieć filogenetyczna, jest trudnym zadaniem obliczeniowym.

Wyniki zostały opublikowane w kilku czasopismach naukowych. Projekt pomaga też nawiązać owocną współpracę pomiędzy naukowcami z Niemiec, Holandii, Nowej Zelandii i USA.

Dzięki projektowi LIFENET możliwe jest włączenie do sieci lub drzewa filogenetycznego szeregu ważnych zdarzeń genetycznych. Skomplikowane interakcje są powszechnym zjawiskiem w ewolucji, a ich uwzględnienie jest niezbędne do skutecznego leczenia chorób.