组学干货

7款物种分类(进化树地位)信息检索工具使用方法

 

谈到物种进化,大家都会想到达尔文的《物种起源》吧!书中的“物竞天择,适者生存”是总结出的深刻自然法则。关于物种起源有几个有趣的发散的问题留给大家去思考:人类现在是否还在进化?生命进化的目的是什么?

这里我介绍几款好用的物种进化树地位信息检索工具,在生信分析的道路上给了我很大的帮助!希望它们同样能帮到大家!
 

01.Lifemap
 

Lifemap是隶属于NCBI(National Center of Biotechnology Information)的物种进化树信息检索在线网站。它可以交互式的探索NCBI Taxonomy数据库的所有物种进化分类信息。

Lifemap中使用的概念类似于Google Maps©或Open Street Maps等工具在制图中使用的概念:通过缩放和平移来进行探索。整个物种分类信息检索过程就像使用百度或谷歌地图在查找某个地址一样,交互感很强!废话不多说,直接上动图来展示:
 

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Lifemap物种分类树的每个节点都是可以点击的(可以进行交互的),当你点击某个节点时它会展示各种信息和选项:

(1)物种名称(以及相关的通用名称,如果有的话)

(2)物种分类排序(kingdom, family, class, species...)

(3)能够转到NCBI网站上的相应节点/种类(在新窗口中显示)

(4)可以获取从当前节点/尖端(进化树末端)到树根的整个进化谱系
 

Lifemap网站由在法国里昂的生物特征和进化生物学实验室(LBBE)工作的研究员Damien M. de Vienne(网页)撰写。Lifemap网站界面美观,大方,简约,颜值非常高。当前树包含NCBI分类法中存在的所有物种,需要注意的是它会在每个星期六自动更新数据,所以尽量避免在周六使用。

Lifemap网址 http://lifemap-ncbi.univ-lyon1.fr/

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讲了这么多,那么具体我们怎么快速使用Lifemap进行物种进化树地位信息检索呢,请往下看:

第一步,通过浏览器进入Lifemap在线网站

http://lifemap-ncbi.univ-lyon1.fr/

第二步,在物种输入框输入物种的英文名称或者拉丁学名
 

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我用捻转血茅线虫Haemonchus contortus测试,捻转血茅线虫又称捻转胃虫,俗称麻花虫,分类属圆形亚目,毛圆形科,血矛属。寄生在反刍兽胃内,各国基本都有分布。

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找到了捻转血茅线虫Haemonchus contortus的生命进化树的位置,它属于血矛线虫属Haemonchus,与它同一个属的物种有很多:

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第三步,点击黄色的标记,弹出Haemonchus contortus的物种信息。

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可以跳转到NCBI Taxonomy数据库中,可以看到关于该物种更详细的信息。

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第四步,点击View full ancestry(所有祖先)按钮,就可以找到“捻转血茅线虫”的完整系统发生树了(完整进化路径),见下图:

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02.ITIS(Integrated Taxonomic Information System)
 

ITIS(Integrated Taxonomic Information System),ITIS曾为《生命百科全书》(EOL)提供了分类学基础。ITIS的目标是创建一个易于访问、包含有关物种名称及其等级分类的可靠信息并定期进行审核的数据库,以确保ITIS对新描述的物种进行有效的分类,修订和添加,从而确保高质量。ITIS包括来自有关北美和世界各地的植物,动物,真菌和微生物的权威分类学信息,为物种分类提供了重要的文献资料。ITIS官网网址:https://www.itis.gov/,网站界面如下所示
 

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使用方法和普通搜索引擎查找信息的方法一样,输入关键词到检索框,这里物种的学名(拉丁学名)或者俗称(英文名称)就是“关键词”,我们用Haemonchus contortus测试,发现没有找到Haemonchus contortus的进化树信息,可能数据库中没有收录该物种的分类学信息。
 

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不甘心,我们再用人(human,Homo sapiens)进行物种分类学信息检索,结果如下:
 

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03.Tree of Life Web Project
 

生命之树Web项目是由数百位专家和业余贡献者共同汇编的有关生物多样性的信息的数据库。它的目标是在一个页面包含全面的信息,其中包含每个物种以及每个“还健在”物种的生物和“已经灭绝”物种的图片,文字描述和其他信息。

该项目在10,000多个万维网页面上提供有关生物多样性,不同生物群的特征及其进化历史(系统发育)的信息。ToL项目的结构从地球上所有生命的根源开始,然后沿着分支扩散到单个物种,从而说明了所有生物之间的遗传联系,因此访问者可以浏览生命的层次结构并了解系统发生和进化以及各个组的特征,从更广的维度去认识物种的进化地位。

官网网址:http://tolweb.org/tree/,界面见下图:
 

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同样用Haemonchus contortus测试,发现没有找到,可能数据库中没有收录
 

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然后我们再用物种:“人”进行测试,见下面动图:
 

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04.ITOL
 

ITOL(Interactive Tree of Life)互动生命之树是用于显示和操纵系统发生树的在线工具。它提供了其他的大多数Tree查看器功能,并提供了新颖的圆形树木布局,可以轻松地可视化中型树木(最多数千分支节点).

当然可以将Tree导出为几种图形格式,包括位图和矢量。而且ITOL有几种预先计算好的物种系统发生树可供显示,包括Ciccarelli等人在2006年描述的主要生命之树。除了预先计算的树之外,用户还可以使用ITOL数据库Upload功能来上传和显示自己的树结构和数据,不过在使用之前需要提前注册一下。

注册方法如下所示:
 

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ITOL网站界面如下所示:
 

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ITOL网址:https://itol.embl.de/

Tree of Life网址:https://itol.embl.de/itol.cgi

因为篇幅的原因,我们用ITOL的预先构建的Tree of Life进行使用方法的讲解,见下面的动图:
 

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05.iPhylo
 

这个站点提供了NCBI分类法和Wikipedia之间的映射,此数据库是动态构建的。iPhylo网址为:http://iphylo.org/linkout/Main_Page

网站界面如下所示:
 

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用方法如下:移动网页到页底,在左下角的输入框输入物种的英文名称或拉丁学名,我用Haemonchus contortus进行测试。
 

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然后,发现找到该物种的信息:
 

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我选择检索到的两个结果中的一个:NCBI 6289,得到如下物种信息。

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06.NCBI Taxonomy Browser
 

还有就是大名鼎鼎的NCBI生物信息综合数据库,当然也可以直接在NCBI中进行物种分类信息的检索了,我们使用斑马鱼(Danio rerio)进行测试,具体使用方法请看下面的动图:
 

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07.Uniprot Taxonomy
 

最后一款检索工具为Uniprot Taxonomy数据库,我们使用大鼠(Rattus norregicus),使用方法同样见下面的动图:

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结尾语
 

构建完整的生命之树,一直是科研界追求的梦想,但是迄今为止,地球上的新物种还在不断的被发现,尤其是真细菌Bacteria域,物种及其丰富,物种数量远远超过Eukaryota域和古细菌Archaea域。但是随着生命之树研究的深入,整个生命之树轮廓已经逐渐清晰了起来。关于物种分类信息的工具当然不止于此,这里介绍的几款我们会经常用到的,后面我们会继续收集好的分析工具,整理成使用手册,介绍给大家。喜欢的朋友点赞加转发哦!


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参考文献:

1.de Vienne DM (2016) Lifemap: Exploring the Entire Tree of Life. PLOS Biology14(12):e2001624. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2001624"

2.Letunic I, Bork P. Interactive Tree Of Life (iTOL) v4: recent updates and new developments. Nucleic Acids Res. 2019 Jul 2;47(W1):W256-W259.

doi: 10.1093/nar/gkz239. PMID: 30931475; PMCID: PMC6602468.

3.Fryer, G. Phylogeny and adaptive radiation within the Anomopoda: a preliminary exploration. Hydrobiologia 307, 57–68 (1995). https://doi.org/10.1007/BF00031997.


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文章来源于鹿明生物

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