Filogenetik daraxtlar klasterlash metodlari

I Bob Genetik algoritmga asoslangan filogenetik daraxtlar
1.1 Filogenetik haqida tushuncha
Genetik algoritmga asoslangan filogenetik daraxtlarni qayta tiklash biologiyasi bo'yicha esse
REJA - Filogenetik daraxtlar qurilishi - bu bioinformatika fanining murakkab va keng o'rganilgan muammosi. NP-Complete xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, bu tadqiqotchilar uchun haligacha ochiq muammo. Turlar sonining ko'payishi bilan hisoblashning murakkabligi ham oshadi, uni an'anaviy usullar bilan hal qilib bo'lmaydi (masalan, arifmetik o'rtacha ko'rsatkichlar (UPGMA), Maksimal ehtimollik, Maksimal Parsimoniya). , Ba'zi metaevristik usullar bir qancha tadqiqotchilar tomonidan o'rganilmoqda va filogenetik daraxt qurildi va ba'zi istiqbolli natijalar haqida xabar berdi. Ushbu maqolada filogenetik daraxt rekonstruksiyasini optimallashtirish uchun ishlatilgan chumolilar koloniyasini optimallashtirish (ACO), zarrachalar to'dasini optimallashtirish (PSO) va genetik algoritm (GA) kabi ba'zi metauristik yondashuvlar haqida qisqacha so'rov berilgan.
O‘zbekiston florasida Ranunculus turlarining fazoda tarqalishi tahlili natijalari keltirilgan. Qiyosiy floristik usullarni qo‘llash asosida biz ekologik va belbog‘li-zonal differensiatsiyani hamda O‘zbekistonning botanika-geografik rayonlari doirasida yuzaga kelish chastotasini hisobga oldik.
O'zbekiston chegarasidagi (448924 km2) Ranunculus (kapalak) oilasidagi turlarning geografik tarqalishi, polimorf va kosmopolit jinsi - tabiati va iqlimini muhofaza qilish bilan ajralib turadigan mamlakat - rang-barang o'simlik qoplami, ekologiyasi, sistematikasi va filogeniyasi jihatidan qiziqarli va dolzarbdir. bu jins, lekin v tonoshenii srav-nitelnoy floristiki.
Oʻrta Osiyo florasi 90 dan ortiq Ranunculus turlarini oʻz ichiga oladi (Kovalevskaya, 1972), ularning yarmidan koʻpi avtoxton va yuqori yozgi gullardan olingan. Mahalliy ravin-nye i montanye vidy, sokhranyaya mesofilnyy xarakterli, v usloviyax suhogo sredneaziatsko-go-go mavsumiy iqlim sharoitlari isklyucheniya ephemeroidy va sposobny faol o'simliklar lish v kratkovremennyy gidrotermicheskyy holda. Razvitie roda Ranunculus vo flore Sredney Azii tesno svyazano s tarixiy gornyx obrazovaniy Tyan-Shanya va Pami-ro-Alaya, chto proyavlyaetsya va vysokom urovne ego endemizma, va sushchestvennyx viktorina guruhlari.
Geografik taqsimotni tavsiflash uchun biz sifat (hudud chegaralarida tur mavjudligi) va miqdoriy belgilarni (hududlar ichida turlarning paydo bo'lishi) hisobga oldik. Hodisa ekspert 5 balli shkala bo'yicha baholandi: 1, juda kam (1-2 joy ma'lum); 2 - kamdan-kam (3-5 ta joy); 3 – vaqti-vaqti bilan (6–10 ta hudud); 4 - odatda (> 10 ta joy); 5 - ko'pincha (tur mintaqa bo'ylab tarqalgan, ko'pincha o'simliklar jamoalarida dominant bo'ladi).
Ranunculus jinsining tarqalishini tahlil qilish uchun biz qiyosiy floristika usulidan foydalandik - ierarxik aglomerativ klaster tahlili - ob'ektiv statistik mezonlardan foydalanib, floralarning yaqinligini baholash, ularni birlashtirish imkonini beradigan ma'lumotlarni qayta ishlashning eng mashhur usullaridan biri. o'xshashlik guruhlariga bo'lish va ehtimoliy floralarni aniqlash -rogenetik tendentsiyalarni, floristik rayonlashtirishni amalga oshirish.
Odatda floristik ro'yxatlar faqat ma'lum bir hududda taksonlarning mavjudligini qayd etadi, shuning uchun bunday ro'yxatlarning o'xshashlik darajasini aniqlash uchun ikkilik (sifat) o'xshashlik ko'rsatkichlari qo'llaniladi. Va adabiyotda tasvirlangan ikkilik indekslarning umumiy soni 200 dan oshsa ham, floristik tadqiqotlar amaliyotida ularning juda cheklangan soni nisbatan tez-tez ishlatiladi - eng mashhur va talab qilinadigan koeffitsientlar Jaccard, Czekanowski/Diess/Sørensen, Kulchinskiy, Simpson, Ohai, Michener, Yule va boshqalar, chunki ikkilik indekslarning to'liq diapazonining kamida kichik qismini hisoblay oladigan kompyuter dasturlari ko'p emas.
O'simlik dunyosida qayd etilgan taksonlarning miqdoriy xarakteristikalari mavjudligi (masalan, turlarning paydo bo'lishi, o'rtacha qamrovi yoki faoliyati to'g'risidagi ma'lumotlar) floristik ro'yxatlarning o'xshashligini aniqroq baholash imkoniyatini ochadi. Ilmiy bilimlarning turli bo'limlarida turli xil matematik asoslar (shuningdek, kamida 200) yordamida yaqinlik va masofaning sezilarli miqdordagi miqdoriy ko'rsatkichlari taklif qilingan, ularning aksariyati floristik ro'yxatlarni solishtirish uchun juda samarali ishlatilishi mumkin. Biroq, bu erda biz bir xil muammoga duch kelamiz - maxsus dasturiy ta'minotning etishmasligi
I-1 Zapadno-Tyanshanskiy okrugi: I-1-a Ugam-Pskemskiy tumani, I-1-b Zapadnochatkalskiy tumani, I-1-c Arashanskiy tumani, I-1-d Kuraminskiy tumani, I-1-e Chorkesarskiy tumani, I-1-f Pritashkentskiy tumani.
I-2 Ferganskiy okrugi: I-2-a Yujno-Chatkalskiy tumani.
I-3 Fergano-Alayskiy okrugi: I-3-a Zapadno-Alayskiy tumani, I-3-b Vostochno-Alayskiy ray-on.
I-4 Nuratinskiy okrugi: I-4-a Nuratinskiy tumani, I-4-b Aktauskiy tumani, I-4-c Prinuratin-skiy ostantsovyy tumani.
I-5 Kuxistanskiy okrugi: I-5-a Severo-Turkestanskiy tumani, I-5-b Maltkazskiy tumani, I-5-c Urgutskiy tumani, I-5-d Zirabulak-Ziadinskiy tumani.
I-6 Zapadno-Gissarskiy okrugi: I-6-a Kashkadarinskiy tumani, I-6-b Tarkapchigayskiy tumani, I-6-c Baysunskiy tumani, I-6-d Kugitangskiy tumani, I-6-e Surhan-Sherabadskiy tumani.
I-7 Hissaro-Davazskiy okrugi: I-7-a Sangardak-Tupalangskiy tumani. I-8 Pyanjskiy okrugi: I-8-a Babatagskiy tumani.
II. Turanskaya viloyati.
II-1 Tsentralno-Ferganskiy okrugi: II-1-a Qayrakkum-Yaz'yavanskiy tumani, II-1-b Vostoch-no-Ferganskiy tumani.
II-2 Sredne-Syrdarinskiy okrugi: II-2-a Chinazskiy tumani, II-2-b Mirzachulskiy tumani.
II-3 Kyzylkumskiy okrugi: II-3-a Kyzylkumskiy rayon, II-3-b Kyzylkumskiy ostantsovyy rayon.
II-4 Buxarskiy okrugi: II-4-a Sredne-Zeravshanskiy tumani, II-4-b Nijne-Zeravshanskiy ray-on, II-4-c Karshinsko-Karnabchulskiy tumani.
II-5 Karakumskiy okrugi: II-5-a Severo-Vostochno-Karakumskiy tumani.
II-6 Yujno-Priaralskiy okrugi: II-6-a Xorezmskiy tumani, II-6-b Amudrinskiy deltovyy tumani.
II-7 Aralskiy okrugi: II-7-a Aralskiy tumani.
II-8 Ustyurtskiy okrugi: II-8-a Severoustyurtskiy tumani, II-8-b Yujnoyustyurtskiy tumani.
Xarakteristiki geografik rasprostraneniya uchun nami uchityvalis kachestvennye (prisutstvie vida v granitsah rayona), tak va kolichestvennye priznaki (vstrechaemost vidov v predelax rayonov). Vstrechaemost ocenivalas v ekspertnoy 5-balnoy shkale: 1 – ochen redko (izvestno 1–2 mestonaxojdeniya); 2 – redko (3–5 mestonaxojdeniya); 3 – izredka (6–10 mestona-xojdeniy); 4 – obychno (> 10 mestonaxojdeniy); 5 – chasto (vid rasprostranen po vsey territor-rii rayona, neredko yavlyayas dominantom v rastitelnyx soobshchestvax).
Dlya tseley analiza rasprostraneniya roda Ranunculus nami ispolzovalsya metod sravnitel-noy floristiki – ierarxicheskiy aglomerativnyy klasternyy analiz – odin iz samyx vostre-bovannyx metodov obrabotki dannyx, puzvolyayushchiy, ob'ekt ob'ektlari, ob'ektlar ob'ektlarini yaratish dinyat ix v gruppy podobiya, vyyavlyat veroyatnye flo -rogeneticheskie trendy, provodit floristicheskoe ynoyrovanie.
Obychno floristicheskie spiski registriruyut tolko prisutstvie taksonov na opredelen-noy territorii, poetomu dlya ustanovleniya stepeni sxodstva takix spiskov foydalanish binar-nye (kachestvennye) indeksi podobiya. I xotya obshchee chislo opisannyx v literature binarnyx indeksov prevyshaet 200, v practice floristicheskix issledovaniy otnositelno chasto prime-nyaetsya dovolno ogranichennoe ix chislo – naibolee izvestny va vostrebovanyx Chesnaisha Jakara, Chesena/Doskanigo/, Simpsona, Oxiai, Michenera, Yula va nekotorye drugie, poskolku sushchestvuet emas, balki juda ko'p kompyuter dasturlari, kotorye mo-gut rasschityvat hotya by maluyu chast iz to'liq spektra binornyh indeksov.
Bosh sahifa kolichestvennoy xarakteristikasi taksonov, ro'yxatga olish florax (na-asosiy, dannyx o vstrechaemosti, srednem pokrytii yoki aktivnosti vidov), otkryvaetsya voz-mojnost bolee tochnoy otsenki sxodstva floristicheskix. Turli xil ma'lumotlarga ega bo'lgan ko'rsatkichlar va masofalar, turli xil matematik o'zgarishlar (200 ga yaqin), turli xil ko'rsatkichlarga ega bo'lishi mumkin. . Odnako zdes my stalkivaemsya s toy yoki muammo – s aniqlovchi maxsus dastur
garov va miqdoriy indekslar uchun qo'lda hisoblash ikkiliklarga qaraganda ko'proq vaqt talab etadi. Shuning uchun floralar orasidagi eng mashhur miqdoriy masofa, albatta, ko'p o'lchovli taksonomik makonda klassik Evklid masofasidir, chunki uni hisoblash barcha universal statistik dasturlarda mavjud. Biroq, amaliyot shuni ko'rsatadiki, ushbu ko'rsatkichdan foydalanish ob'ektlarning xususiyatlari (bizning holatlarimizda, bu Ranunculus jinsining turlari) tasniflash uchun bir xil darajada muhim bo'lsa va nol bo'lmagan og'irlikdagi xususiyatlar soni farq qilmasa, oqlanadi. floralar orasida sezilarli darajada. Bizning holatlarimizda ushbu parametr diapazoni 1 taksondan (I-4-c, II-3-b, II-8-a hududlari) 19 (I-1-a) gacha bo'lgan va turlarning o'zlari qarama-qarshilikka ega. ekologik qamoq. Nazariy jihatdan, vaznli Evklid masofasi taksonlarning tasniflash tengsizligini (xususiyatlar sifatida) tenglashtirish uchun ishlatilishi mumkin, ammo bunda qaysi turdagi og'irliklarni qaysi turlarga tegishli bo'lishini aniqlash, turli xil etakchi ekologik omillar to'plamiga ega bo'lgan bunday katta hudud uchun juda sub'ektiv bo'ladi.
Qozog'iston hududi uchun Ranunculaceae oilasi turlarining geografik tarqalishini tahlil qilishda shunga o'xshash muammoga duch keldik (Shchegoleva, Zverev, 2017), biz "axborotlilik" g'oyalariga o'xshash taksonlarni Evklid masofasida tortish uchun ob'ektiv parametrlardan foydalanishni taklif qildik. A.V.ni tushunishda turlarning. Galanin (1981) va ularning B.A.ni tushunishdagi faoliyati. Yurtsev (1968) va L.I. Malysheva (1973). Floralar orasidagi masofani baholash uchun ushbu formuladan foydalangan holda klaster tahlili natijalari juda qoniqarli bo'lib chiqdi, shuning uchun biz ushbu tadqiqotda ushbu usuldan foydalanamiz. Takson-belgining individual tuzatish og'irligi floristik ma'lumotlarning boshlang'ich matritsasi asosida hisoblanadi, bunda qisman paydo bo'lishi yuqori bo'lgan noyob taksonlar uchun floradagi farqlarga katta vazn beriladi:

Djk 1 w (xij −xik )2 i i1 , bu yerda

xil l1
Consti n q
il i1 l1
D - j va k qavatlar orasidagi masofa;
q - asl jadvaldagi floralarning umumiy soni; n - dastlabki jadvaldagi taksonlarning umumiy soni;
x - j- floradagi i-taksonning og'irligi (paydo bo'lishi) (birinchi taqqoslangan);
x - k-chi floradagi i-belgining vazni (paydo bo'lishi) (taqqoslanganlarning ikkinchisi); w - i-taksonning individual tuzatish og'irligi
Const - asl jadvaldagi taksonning doimiyligi (i-taksonning nolga teng bo'lmagan qiymatiga ega floralarning mutlaq soni);
xil - l-chi floradagi i-belgining vazni (paydo bo'lishi) (jadvalning bir qatori uchun).
Ushbu indeksga asoslangan masofa matritsasi IBIS 7.2 integratsiyalangan botanika axborot tizimida hisoblab chiqilgan (Zverev, 2007). Indeksning yuqori chegarasi yo'q, shuning uchun ikkilamchi matritsadagi masofa qiymatlari maksimal darajada normallashtirildi. Statsoft Statistica 12 dasturiy ta'minoti yordamida WPGMA o'rtacha vaznli arifmetik usuli bo'yicha klaster tahlili (rasm) amalga oshirildi.
Qabul qilingan nomenklatura oʻzgarishlarini hisobga olgan holda qayta koʻrib chiqish natijalari shuni koʻrsatdiki, Oʻzbekiston hududidagi Ranunculus turkumiga 44 tur kiradi. Barcha 38 botanika-geografik mintaqani qamrab olgan holda, ro'yxatga olingan 44 turning bittasi ham yo'q. Bundan tashqari, O'zbekistonning beshta viloyati florasida sariyog'lar yo'q yoki hech bo'lmaganda qayd etilmagan - bular Turon viloyatining Qoraqum (II-5-a), Janubiy Orol (II-6-a, II-6) hududlari. -b) , Orol (II-7-a) va Ustyurt (II-8-b) tumanlari o'rganilayotgan jinsning mezofilligini hisobga olsak, bu mutlaqo tabiiydir. Yarim choʻl jamoalariga xos boʻlgan yagona tur - R. platyspermus Fisch. Ustyurt tumanida (II-8-a) uchraydi.
38 ta botanika-geografik rayonlarning oʻxshashlik dendrogrammasini tahlil qilib, birinchi navbatda shuni taʼkidlab oʻtish kerakki, oʻrganilayotgan turkum turlarining tarqalishi Oʻzbekiston tabiiy sharoitining bir jinsliligi va kontrastini aks ettiradi (rasm). Bu, birinchi navbatda, relyefning xususiyatlariga va natijada namlikning qayta taqsimlanishiga bog'liq. Shunday qilib, Tyan-Shanning g'arbiy uchidagi tog'li hududlarning ikkita guruhi maxsus klasterlar sifatida ajralib turadi - G'arbiy Tyan-Shan tumani (I-1-a, I-1-b) va Pomir-Oloy mintaqalari - G'arbiy Hisor tumani. (I-6-c) va Hisor-Darvoz tumani (I-7-a), Oʻrta Sirdaryo (II-2-a), Qizilqum (II-3-a) va Buxoro tumanlaridan alohida subklaster bilan. (II-4-a). Bunday klasterlash, birinchi navbatda, mahalliy endemlarning mavjudligi bilan belgilanadi. Tyan-Shanning g'arbiy qismi uchun bu Ranunculus pskemensis V.N. Pavlov, shuningdek, Qozog'istonda topilgan (Almerekova va boshqalar, 2020) va Ranunculus talassicus Schegol. va A.L. Qozog'iston hududidan tasvirlangan Ebel (Shchegoleva va boshq., 2019) va Pomir-Olay uchun Ranunculus vvedenskyi Ovcz. va yaqinda tasvirlangan Ranunculus tojibaevii Schegol. et Turginov (Shchegoleva va boshqalar, 2022). Ikkinchidan, bu hududlarning klasterlari turlar soni (jami 44 ta) va boʻlimga mansubligi (jami 7 ta boʻlim) boʻyicha eng boy hisoblanadi. Demak, Gʻarbiy Tyan-Shan tumanida I-1-a Ugom-Pskem tumanida 6 ta boʻlimdan 19 tur, Koʻhiston tumanining I-5-a Shimoliy Turkiston va I-5-c Urgut tumanlarida I-5-c. -6-a Qashqadaryo va Gʻarbiy Hisor tumanining I-6-c Boysun tumanlarida 5–6 boʻlimdan 17–18 tur uchraydi. Qurg'oqchil iqlim sharoitida nisbatan kichik hududlar uchun turlarning xilma-xilligining bunday tarqalishi Atlantika transporti natijasida tog' tizimlarining g'arbiy chekkalarining eng yuqori qismlarida yog'ingarchilikni ushlab turish va namlikning to'planishiga to'plangan javobdir.
Tyan-Shan va Pomir-Oloy togʻ tizmalarining umumiy kenglik yoʻnalishi va ularning bir-biriga nisbatan joylashuvi ham jinsning morfotipik xilma-xilligiga yordam beradi. Shunday qilib, Tyan-Shanda Ranunculus jinsining tarkibi Pomir-Olaydagidan deyarli yarmi farq qiladi. Dendrogrammada bu alohida guruhlangan hududlardan ko'rinadi. Turning aborigen yadrosi Ranunculastrum DC. bo'limining vakillari bo'lib, ular ekologik moslashuvchanligi tufayli barcha balandlik darajalarini o'zlashtirgan va ko'plab o'simliklar jamoalarida uchraydi. Bu Markaziy Osiyodagi eng xilma-xil va oʻziga xos guruh boʻlib, Oʻzbekiston florasi ham bundan mustasno emas. Aynan shuning uchun ham uchinchi, eng keng qamrovli va tuzilmasi murakkab bo'lgan klaster alohida kichik klasterlar darajasida nafaqat turli tumanlarning tumanlari, balki viloyatlarni ham birlashtiradi.
Eng keng tarqalgan turlarga (38 ta tumandan 17-19 tasida) R. pinnatisectus Popov, R. sewerzowii Regel va R. linearilobus Bunge kiradi. 10-15 tumanlarda "odatda" yoki "ba'zan" tez-tez uchraydigan turlar ham keng tarqalgan, masalan, Komarovdagi Markaziy Osiyo R. baldschuanicus Regel, R. paucidentatus Shrenk, R. komarovii Freyn va kosmopolit R. sceleratus L. "kamdan-kam hollarda" va "juda kamdan-kam hollarda" paydo bo'lish chastotasi bilan 5-9 -nach tumanlarida: R. regelianus Ovcz., R. rufosepalus Franch., R. olgae Regel, R. rubrocalyx Regel sobiq Kom. , R. chaffanjonii Danguy, R. muricatus L., R. repens L. va boshqalar. R. trautvetterianus Regel ex Kom., R. aureopetalus Kom., R. botschantzevii Ovcz uchun "juda kam" tez-tez uchraydigan 2-3 mintaqada tarqatish xarakterlidir. R. convexiusculus Kovalevsk., R. mindshelkensis B.Fedtsch., R. pskemensis V.N. Pavlov, R. polyrhizos Steph. va boshqa bir qator. Bu turlarning barchasi O'rta Osiyoga endemikdir, oxirgi sanab o'tilgan turlari bundan mustasno.
Va nihoyat, tarqalishi yagona hudud bilan cheklangan turlar - baland tog'li R. alaiensis Ostenf., R. tojibaevii Schegol. & Turginov va R. vvedenskyi Ovcz., cho'l-dasht R. michaelis Kovalevsk. va R. platyspermus Fisch. sobiq DC., shuningdek, yarim suvli R. natans C.A. Meyer.
Ko'rib chiqilayotgan dendrogramma mintaqalarining tarqalishining umumiy manzarasi Tog'li O'rta Osiyo va Turon viloyatlarining chegaralarini aniq ko'rsatadi. Tumanlar darajasida boshqa, aniqroq naqshlar namoyon bo'ladi. Biroq, koʻrinib turibdiki, Oʻzbekistonning qurgʻoqchil iqlimi sharoitida namlikni yaxshi koʻradigan, ekologik sezgir, lekin tabiatan moslashish qobiliyatiga ega boʻlgan sariyogʻgullarning tarqalish xususiyatlari juda koʻp dalolat beradi va bu mamlakat oʻsimlik qoplamining xilma-xilligidagi oʻzgarishlarning umumiy qonuniyatlarini koʻrsatadi. .
Rasm - O'zbekistonning 38 ta botanika-geografik rayonlarining o'xshashlik dendrogrammasi. Bog'lanish usuli - WPGMA, masofa - Evklid masofasi, taksonlarning doimiyligi va qisman faolligi bilan o'lchanadi. Tumanlarning belgilanishi - matnda.
INDEX TERM− Zarrachalar to‘dasini optimallashtirish, chumolilar koloniyasini optimallashtirish, genetik algoritm, daraxtning filogenetik rekonstruksiyasi, evolyutsion hisoblash.
Filogenetik [19] - bu turli xil tirik organizmlarning evolyutsion tarixini o'rganish usuli, bu erda turlar orasidagi farqlar filogeniya deb nomlanuvchi yo'naltirilgan grafikalar yoki daraxtlar bilan ifodalanadi. Daraxt har xil turlarning molekulyar ketma -ketligi asosida qurilgan. Molekulyar ketma -ketlikning namoyishi genlar filogeniyasi deb nomlanuvchi genlar yoki oqsillar ketma -ketligidan kelib chiqadi, filogeniya turlari esa har xil turlarning evolyutsion yo'lini ifodalovchi jarayon sifatida ta'riflanadi. Gen filogeniyasi turli genlar o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni, ya'ni turli genlar orasidagi genlar ketma-ketligi bir-biri bilan ko'proq yoki kamroq bog'liqligini bilishga yordam beradigan gen evolyutsiyasini va kodlangan gen ketma-ketligini tavsiflovchi mahalliy tavsiflovchi sifatida bo'lishi mumkin. Daraxtlarning asosan ikki turi bor a). ildizli daraxtlar: barcha tugunlar bitta tugundan olingan va b) ildizi yo'q daraxtlar: bitta tugundan hosil bo'lmaganlar.
Tuzilgan daraxt turlar o'rtasidagi munosabatni ifodalash uchun tugunlar turini ifodalovchi grafik nazariya standarti belgisiga amal qilishi kerak. Qolgan maqolalar quyidagicha tartibga solinadi: 2 -bo'limda genetik algoritm, so'ngra GA yordamida filogenetik daraxtni optimallashtirish bo'yicha ishlar olib boriladi. 3 -bo'limda chumolilar koloniyasini optimallashtirishning kiritilishi, 4 -bo'limda filogenetik daraxtni qurishda qo'llaniladigan GA va ACOdan boshqa usullar tasvirlangan. Oxirida 5 -bo'lim. Qog'oz yakunlanadi.
Genetik algoritm [2] - bu tabiiy evolyutsiyadan ilhomlangan texnikaga asoslangan evristik qidiruv algoritmi,
irsiyat, mutatsiya, tanlash va krossover kabi. GA kodlangan tasodifiy yechimlar populyatsiyasi bilan boshlanadi. Bunday kodlangan yechimlar odatda xromosomalar deb ataladi va ularning muammoni hal qilish qobiliyati fitnes funksiyasi yordamida tavsiflanadi. Bu odamlar fitnes qiymatiga qarab tabiiy tanlanishdan o'tadilar. Har bir avlodda shaxslar mutatsiyaga va rekombinatsiyaga uchraydilar, bunda muammoning xarakteriga qarab mutatsiya va rekombinatsiya operatorlari aniqlanadi. Keyin yangi populyatsiya algoritmning keyingi iteratsiyasida ishlatiladi. Algoritm odatda natijani beradigan yechim kerakli javobga etarlicha yaqin yoki teng bo'lganda yoki aholi uchun qoniqarli moslik darajasiga erishilganda tugaydi. B bo'limida biz daraxtlarni filogenetik rekonstruksiya qilishda genetik algoritm qanday qo'llanilishini muhokama qilamiz, so'ngra C bo'limida genetik algoritm orqali filogenetik daraxtni qurish uchun bir nechta tadqiqotchilar tomonidan bajarilgan ishlarni tasvirlaymiz.
Filogenetik daraxtlarni rekonstruktsiya qilishda genetik algoritm qanday qo'llaniladi
Ko'p yillar davomida muhandislikning turli xil murakkab muammolariga qo'llanilgan, garchi ulardan biologik ma'lumotlar bilan bog'liq muammolarda qo'llanilishi bir necha yil oldin o'rganilgan bo'lsa-da, GA ning murakkab ma'lumotlar holatida tezda deyarli optimal echimlarni topish qobiliyati ularni qiladi. Filogenetik xulosa chiqarish muammosiga ideal nomzodlar, ayniqsa, ko'plab soliqlar kiritilganida yoki murakkab evolyutsion modellar (maksimal ehtimollik kabi kompyuter intensiv xulosa chiqarish usullarini qo'llashni talab qiladigan) qo'llanilganda. Filogeniya rekonstruksiya qilingan taqdirda, har bir shaxsning yagona xromosomasi bitta filogenetik daraxtni, uning shoxlari uzunligi va ishlatiladigan almashtirish modelini o'z ichiga olgan boshqa parametrlarning qiymatlari bilan kodlash uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin. Mutogenlik va rekombinatsiya operatorlari filogenetik daraxtlar uchun aniqlanishi mumkin va odamning jismoniy tayyorgarligi uning tabiiy balliga teng bo'lishi mumkin. LnL qiymatlari yuqori bo'lgan daraxtlar keyingi avlodga ko'proq avlod qoldirishga moyildirlar va tabiiy tanlanish simulyatsiya qilingan populyatsiyadagi odamlarning o'rtacha miqdorini oshiradi. Aholining jismoniy holati yaxshilanishni to'xtatgandan keyin eng yuqori lNLga ega bo'lgan daraxt, ehtimollik ehtimoli yuqori bo'lgan daraxtning eng yaxshi bahosi hisoblanadi [8].