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MEGA 软件的使用引言现代分子生物学所积累的数据库(如美国国家生物信息中心建立的 GeneBank等)隐含着大量的生物系统学和生物进化的有用信息。计算机软件是挖掘这些知识宝藏的最有效的工具,而且这些数据库不断快速扩展,信息量十分庞大。因此,如果没有计算机软件的帮助,我们简直无法开战分子系统学和分子进化方面的研究工作。同样,这些数据分析方法和软件在古DNA研究中是必不可少的。因为有着坚实的分子进化和人类遗传学基础,序列比对分析已经成为重构物种和基因家族进化历史,估算分子进化速率、推断基因和基因组进化过程中自然选择力量的强度等的必不可少的方法和手段。计算机的应用和统计学的介入大大简化这些工作。在这些背景下,Sudhir Kumar、Koichiro Tamura和Masatonshi Nei 和在上世纪九十年代初就发展了Mega遗传分析软件,并不断改进。现在公布了 ,增添很多新功能,并使软件使用者能在线取得帮助。 Mega(Molecular Evolutionary ics Analysis)是一个界面友好、操作简便、功能强大的分子进化遗传分析软件,也是文献中经常用到的分析软件。尤其是,Mega的新版本对使用界面做了优化,并有改进了许多统计学和遗传学算法, 其支持的文件格式很多,而且可以直接从测序图谱中读取序列。另外,Mega 软件还内嵌了一个Web浏览器,能直接登录NCBI网站。 Mega软件操作起来很方便,其界面与传统的Windows程序界面很像,即使初学者也很易上手。 Mega软件功能十分强大,尤其在计算遗传距离、构建分子系统树方面。Mega 软件提供多种计算距离的模型,包括Jukes-Cantor距离模型、Kimura距离模型、 Equal-input距离模型、Tamura距离模型、HEY距离模型、Tamura-Nei距离模型、 General reversible距离模型、无限制距离模型等。Mega软件可以计算个体之间的遗传距离,还可估算群体间的遗传差异,及群体间的净遗传距离;而其还可以估算一个群体或整个样本的基因分歧度的大小。另外Mega还提供了多种构建分子系统树的方法,包括算术平均的不加权对群法(UPGMA,unweighted pair group method with arithmetic mean),邻接法(NJ,Neighbor-Joining),最大简约法(MP, Maximum Parsimony)、最小进化法(ME,Minimum Evolution)等。在此基础上, Mega软件还提供了对已构建系统树的检验,包括自展法(Bootstrap Method)检验和内部分支检验等。在对于自然选择方面,Mega软件提供了Codon-Based Z 检验、Codon-Based Fisher`s 原样检验t和Tajima中性检验三种方法。总之,Mega 软件提供了构建分子系统树,进行系统发育分析各个方面的计算和分析。本章将以古DNA数据分析为例,介绍Mega软件的基本原理和方法、使用和操作、以及相关结果的分析。 Mega软件包的下载网址为: Mega软件输入数据的格式软件输入数据的格式软件输入数据的格式软件输入数据的格式 Mega软件输入数据的格式比较简单,在众多遗传学分析软件中是比较容易制作的一种。首先,如果输入数据是一般的DNA或RNA序列,则有如下要求:1)文件扩展名以*.meg或*.txt结尾都行;2)输入数据文件,第一行必须有Mega程序所需的特殊标记“#MEGA”;3)“TITLE”位于输入文件的第二行,后边可以跟上一些说明性字符,这些字符在输出结果中会显示出来。在与“Title”同一行上的字符才有效,而且字符总数不能超过128,超过的也会被忽略。4)在“#MEGA”和“TITLE”之后,在分析数据之前可以一行或多行的说明性文字。这些文字可用来说明诸如作者、分析日期、分析目的等信息。5)在每个数据(或每条序列) 的名字之前应该有一个“#”,名字的下一行是具体的序列。在同一个数据文件里, 不能出现数据名相同的序列。在数据名及具体序列中,空格和TAB是被忽略的。 6)在同一数据文件内,所有序列的长度应该保持一致,否则,程序不能执行。 7)对于DNA或RNA序列,Mega软件能够识别A、T、C、G、U五种字符, 缺失字符可以用“?”表示,比对时的空缺位点可以用“—”表示。下边是一个数据文件示例: Fig 其次,如果输入数据是遗传距离矩阵,则要求如下:1)前4点要求同对上述DNA序列的要求相同;2)在每个距离矩阵的名字之前应该有一个“#”,每个名字占一行; 先列出距离矩阵的名字,然后再给出距离矩阵;3)距离矩阵有两种形式,下三角和上三角。下边是一个数据文件示例: Fig 下