आणविक फाइलोजेनेटिक्स और विकासवादी विश्लेषण

आणविक फाइलोजेनेटिक्स आनुवंशिक अनुक्रमों से वायरस के बीच विकासवादी संबंधों का पुनर्निर्माण करता है, उन्हें एक वृक्ष के रूप में प्रस्तुत करता है जिसमें शाखाकरण साझा वंश और विचलन को दर्शाता है। नैदानिक और निगरानी प्रयोगशालाओं द्वारा उत्पन्न वायरल अनुक्रमों पर लागू होने पर, यह वेरिएंट की पहचान करता है, यह पता लगाता है कि वायरस कैसे संबंधित हैं, और विकास और प्रसार के बारे में अनुमान का समर्थन करता है।

Definition

आणविक फाइलोजेनेटिक्स संरेखित न्यूक्लियोटाइड या अमीनो-एसिड अनुक्रमों से वायरस के बीच विकासवादी संबंधों का अनुमान है, जो ऐसे वृक्ष उत्पन्न करता है जिनकी टोपोलॉजी और शाखा की लंबाई साझा वंश और आनुवंशिक विचलन को सारांशित करती है।

Scope

यह विषय वायरल अनुक्रमों से फाइलोजेनेटिक वृक्षों के निर्माण और व्याख्या के सिद्धांतों को शामिल करता है: अनुक्रम संरेखण, दूरी- और वर्ण-आधारित वृक्ष-निर्माण विधियाँ, बूटस्ट्रैपिंग जैसे सांख्यिकीय समर्थन, और वेरिएंट और विकासवादी संबंधों को चिह्नित करने के लिए फाइलोजेनी का उपयोग। यह एक कार्यप्रणाली और विश्लेषणात्मक संदर्भ है और प्रोटोकॉल या नैदानिक प्रबंधन सलाह प्रदान नहीं करता है।

Core questions

• संरेखित वायरल अनुक्रमों को विकासवादी संबंधों के वृक्ष में कैसे बदला जाता है?
• शाखाकरण क्रम और शाखा की लंबाई क्या दर्शाती है?
• एक वृक्ष की संरचना में विश्वास का आकलन कैसे किया जाता है?
• फाइलोजेनी वायरल वेरिएंट, विविधता और प्रसार की समझ को कैसे सूचित कर सकती है?

Key concepts

• अनुक्रम संरेखण
• फाइलोजेनेटिक वृक्ष टोपोलॉजी और शाखा की लंबाई
• दूरी-आधारित विधियाँ (उदाहरण के लिए, नेबर-जॉइनिंग)
• अधिकतम संभावना और बायेसियन अनुमान
• प्रतिस्थापन मॉडल
• बूटस्ट्रैप समर्थन
• आणविक घड़ी
• जीनोमिक महामारी विज्ञान और फाइलोजेनेटिक्स

Mechanisms

फाइलोजेनेटिक विश्लेषण समरूप वायरल अनुक्रमों को संरेखित करके शुरू होता है ताकि संबंधित स्थितियों की तुलना की जा सके। संरेखण से, दूरी-आधारित विधियों द्वारा संबंधों का अनुमान लगाया जा सकता है, जो युग्मित अंतरों को एक वृक्ष में सारांशित करते हैं (जैसे नेबर-जॉइनिंग में), या अधिकतम संभावना और बायेसियन अनुमान जैसी वर्ण-आधारित विधियों द्वारा, जो मूल्यांकन करते हैं कि न्यूक्लियोटाइड प्रतिस्थापन के एक मॉडल के तहत उम्मीदवार वृक्ष देखे गए अनुक्रमों को कितनी अच्छी तरह समझाते हैं। परिणामी वृक्ष की टोपोलॉजी अनुमानित वंश को दर्शाती है और इसकी शाखा की लंबाई अनुमानित आनुवंशिक परिवर्तन को दर्शाती है। शाखाकरण में विश्वास का आकलन आमतौर पर बूटस्ट्रैपिंग द्वारा किया जाता है, जो एक समूहन कितनी लगातार पुनरावृत्ति करता है, इसका आकलन करने के लिए साइटों का पुनर्नमूनाकरण करता है। जब नमूनाकरण तिथियां शामिल की जाती हैं, तो आणविक-घड़ी मॉडल आनुवंशिक विचलन को समय से संबंधित करते हैं, जो वायरल विकास और प्रसार की गति और पैटर्न के बारे में फाइलोजेनेटिक अनुमान का समर्थन करते हैं।

Clinical relevance

फाइलोजेनेटिक विश्लेषण पता लगाए गए वायरस को उनके विकासवादी संदर्भ में रखकर प्रयोगशाला पहचान को लक्षण वर्णन से जोड़ता है, जिससे वेरिएंट को परिभाषित करने और आइसोलेट्स के बीच संबंध को समझने में मदद मिलती है। यह प्रविष्टि विश्लेषणात्मक विधियों और वृक्ष क्या दिखा सकते हैं और क्या नहीं दिखा सकते हैं, इसका वर्णन करती है; यह वर्णनात्मक है और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Epidemiology

जीनोमिक और फाइलोजेनेटिक निगरानी आणविक निदान के लिए एक नियमित पूरक बन गई है, जिसका उपयोग उभरते वेरिएंट को ट्रैक करने और संचरण पैटर्न का पुनर्निर्माण करने के लिए किया जाता है; COVID-19 महामारी के दौरान बड़े पैमाने पर अनुक्रमण ने वायरल विकास की वास्तविक समय फाइलोजेनेटिक निगरानी को एक प्रमुख सार्वजनिक स्वास्थ्य गतिविधि बना दिया।

History

मात्रात्मक फाइलोजेनेटिक्स 1980 के दशक में परिपक्व हुआ क्योंकि आणविक डेटा से वृक्षों का अनुमान लगाने और मूल्यांकन करने के तरीकों को औपचारिक रूप दिया गया था: फेल्सनस्टीन ने 1985 में विश्वास का आकलन करने के लिए बूटस्ट्रैप पेश किया, और सैतो और नेई ने 1987 में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले नेबर-जॉइनिंग एल्गोरिथम का वर्णन किया। MEGA पैकेज जैसे सॉफ्टवेयर, जिसे 2021 में संस्करण 11 के माध्यम से अद्यतन किया गया, ने इन विश्लेषणों को व्यापक रूप से सुलभ बनाया और वायरल अनुक्रम डेटा पर व्यापक रूप से लागू किया जाता है।

Key figures

• Joseph Felsenstein
• Masatoshi Nei
• Naruya Saitou

Seminal works

• felsenstein-1985
• saitou-nei-1987
• tamura-2021

Frequently asked questions

वायरस का फाइलोजेनेटिक वृक्ष क्या दर्शाता है?

यह वायरल अनुक्रमों के बीच अनुमानित विकासवादी संबंधों को दर्शाता है: शाखाकरण क्रम साझा वंश और विचलन को दर्शाता है, और शाखा की लंबाई अनुमानित आनुवंशिक परिवर्तन की मात्रा को दर्शाती है। यह संबंधितता के बारे में एक परिकल्पना है, इतिहास का सीधा अवलोकन नहीं।

फाइलोजेनेटिक वृक्षों के साथ बूटस्ट्रैप समर्थन क्यों रिपोर्ट किया जाता है?

बूटस्ट्रैपिंग संरेखण में स्थितियों का पुनर्नमूनाकरण करता है ताकि यह परीक्षण किया जा सके कि प्रत्येक समूहन कितनी लगातार दिखाई देता है, जिससे शाखाओं में विश्वास का एक माप मिलता है। कम समर्थन इंगित करता है कि वृक्ष में एक विशेष संबंध अनिश्चित है।