Construindo árvores filogenéticas com o uso de caminhadas aleatórias e geometria fractal

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Main Author: Oliveira, Luciana Renata de
Publication Date: 2008
Language: por
Source: Manancial - Repositório Digital da UFSM
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Summary: Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Física, RS, 2008.
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spelling Construindo árvores filogenéticas com o uso de caminhadas aleatórias e geometria fractalConstructing phylogenetic trees using random walks and fractal geometryEvoluçãoÁrvores filogenéticasDimensão fractalCaminhadas aleatóriasEvolutionPhylogenetic treesFractal dimensionRandom walksTrabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Física, RS, 2008.The purpose of this study is to propose an alternative method to build phylogenetic trees using the fractal dimension calculated from (pseudo) random walks on mitochondrial DNA and ribosomal RNA of some species of living beings. The walks are are performed attributing coordinates to each of the nitrogenous bases of DNA or RNA. The generated figures show complex morphologies and therefore we use parameters such as fractal dimension to characterize the different morphologies found. The obtained fractal dimensions of these figures are grouped to generate distance trees (dendograms) using the method of hierarchical clustering. We use the software Mathematica 6.0 to program the routines that build the random walks and calculates the values of fractal dimension and we also use the routine of the software that does the clustering and generates the dendograms. We have chosen ten eukaryotic species for the study: Anopheles gambiae (malaria mosquito), Arabidopsis thaliana (a plant), Danio rerio (zebra fish), Drosophila melanogaster (the fruit fly), Homo sapiens (human), Mus musculus (mouse), Pan troglodytes (chimpanzee), Rattus norvegicus (laboratory rat), Strongylocentrotus purpuratus (sea hedgehog), Xenopus laevis (a species of frog). We found that for these organisms our method can distinguish kingdoms, e.g. the plant from the animals. Among the animals, it distinguishes vertebrates from invertebrates. Among invertebrates, it distinguishes insects (fly and mosquito) from echinoderms (hedgehog). Among the vertebrates, it distinguishes the amphibian from mammals and fish. We conclude that the method generates results consistent with those predicted by the traditional phylogeny.O objetivo deste trabalho é propor um método alternativo para construir árvores filogenéticas usando a dimensão fractal calculada a partir de caminhadas (pseudo) aleatórias realizadas sobre DNA mitocondrial e RNA ribossomal de algumas espécies de seres vivos. As caminhadas são realizadas atribuindo-se coordenadas espaciais a cada uma das bases nitrogenadas do DNA ou do RNA. As figuras geradas apresentam morfologias complexas e por isso utilizamos parâmetros como a dimensão fractal para caracterizarmos as diferentes morfologias encontradas. Os valores obtidos de dimensão fractal destas caminhadas são agrupados para gerarmos árvores de distância (dendogramas) aplicando o método de agrupamento hierárquico. Usamos o software MATHEMATICA 6.0 para programar as rotinas que constroem as caminhadas aleatórias e calcula os valores de dimensão fractal e também utilizamos a rotina deste software que faz o agrupamento e gera os dendogramas. Escolhemos dez espécies eucariotas para o estudo: Anopheles gambiae (mosquito da malária), Arabidopsis thaliana (uma planta), Danio rerio (peixe zebra), Drosophila melanogaster (mosca das frutas), Homo sapiens (humano), Mus musculus (camundongo), Pan troglodytes (chimpanzé), Rattus norvegicus (rato cobaia de laboratório), Strongylocentrotus purpuratus (ouriço do mar), Xenopus laevis (uma espécie de sapo). Obtivemos que para esses organismos o nosso método consegue fazer separação entre reinos, separando a planta dos animais. Entre os animais ele separa de vertebrados e invertebrados. Entre os invertebrados faz separação entre os insetos (mosca e mosquito) e o ouriço (equinoderma). Já entre os vertebrados, separa os mamíferos do anfíbio e do peixe. Concluímos que o método gera resultados consistentes com os preditos pela filogenia tradicional.Universidade Federal de Santa MariaCentro de Ciências Naturais e ExatasMombach, Jose Carlos MerinoOliveira, Luciana Renata de2017-02-21T12:38:24Z2017-02-21T12:38:24Z2008-11-282008Trabalho de Conclusão de Curso de Graduaçãoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/2665ark:/26339/0013000005c35porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2020-07-21T11:20:50Zoai:repositorio.ufsm.br:1/2665Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2020-07-21T11:20:50Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false
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