Plots de saturación para secuencias moleculares en R

Estuve buscando un programa que realice gráficos mostrando los niveles de transiciones y tranversiones en secuencias de ADN. Se supone que el tercer codon de una secuencia de ADN tiende a llegar a "saturación" debido a que el código genético es degenerado (varios tripletes codifican el mismo aminoácido). Esta saturación ocurre cuando las mutaciones en el tercer codón han sido tan frecuentes que ya no llevan información filogenética. Es decir, se llega al grado en que dos secuencias saturadas son parecidas simplemente por chance. El programa DAMBE realiza este tipo de gráficos al plotear la relación de transiciones y transversiones versus distancia genética, pero no pude hacer funcionar la versión para Linux. Encontré una función escrita para el programa estadístico R que sí me funcionó. La versión original la pueden encontrar aquí: http://the-praise-of-insects.blogspot.fi/2010/04/transitions-in-r-redux.html

Download sample data here: wg_sample_data.zip

library(ape)

# modified from
# http://the-praise-of-insects.blogspot.fi/2010/04/transitions-in-r-redux.html

par(mfcol=c(1,1)); par(mar=c())
par(xpd=F, mar=c(5,4,4,2)+0.2, family="Palatino")

#Input: dat---an object of class 'DNAbin'

titv<-function(dat){
  mat<-as.matrix(dat)
  res<-matrix(NA, ncol=dim(mat)[1], nrow=dim(mat)[1], dimnames=list(x=names(dat), y=names(dat)))
  for(i in 1:(dim(mat)[1] - 1)){
    for(j in (i+1):dim(mat)[1]){
      vec<-as.numeric(mat[i,])+as.numeric(mat[j,])-8
      res[j,i]<-sum(!is.na(match(vec,c(200,56))))#Transitions
      res[i,j]<-sum(!is.na(match(vec,c(152,168,88,104))))#Transversions
    }
  }
  res
}

create_plots<-function(files) {
  for( i in 1:length(files)) {
    codon <- as.DNAbin(read.nexus.data(files[i]))
    
    ti<-titv(codon)
    tv<-t(ti)
        
    if (i == 1) {
      R1 <- ti[lower.tri(ti)]/tv[lower.tri(tv)]
      dist1 <- dist.dna(codon, model="JC69", gamma=T, pairwise.deletion=T)
    }
    else if( i == 2) {
      R2 <- ti[lower.tri(ti)]/tv[lower.tri(tv)]
      dist2 <- dist.dna(codon, model="JC69", gamma=T, pairwise.deletion=T)
    }
    else if( i == 3) {
      R3 <- ti[lower.tri(ti)]/tv[lower.tri(tv)]
      dist3 <- dist.dna(codon, model="JC69", gamma=T, pairwise.deletion=T)
    }
    else {
      print("error")
    }
  }
  # print plot
  xname = expression("JC+" * Gamma * "corrected distances")
  yname = "Transition/Tranverstion ratio"
  plot(NA, xlim=c(0,.6), ylim=c(0,40), xlab=xname, ylab=yname, main="Saturation plot for Wingless gene")
  points(R3~dist3, xlim=c(0,.6), ylim=c(0,40), col="red", pch=20, xlab="", ylab="")
  points(R1~dist1, xlim=c(0,.6), ylim=c(0,40), col="grey", pch=20, xlab="", ylab="")
  points(R2~dist2, xlim=c(0,.6), ylim=c(0,40), col="cyan", pch=20, xlab="", ylab="")

  legend.txt <- c("1st position", "2nd position", "3rd position")
  legend.colors <- c("grey",  "cyan", "red")
  legend("topright", legend.txt, pch=19, col=legend.colors, title="wingless", cex=0.9)
}


files <- c("wg_1.nex", "wg_2.nex", "wg_3.nex");
create_plots(files);

Y este es el resultado final para el gen wingless:

Es importante el orden al plotear los puntos (primero los más abundantes).

Así es posible ver todos.

Relaciones evolutivas de las mariposas monarca y sus parientes

Image by Gustavo (lu7frb) via Flickr

El colega Andrew Bower y amigos acaban de ver publicada su investigación en la filogenia y evolución de las mariposas monarca y parientes que están clasificadas en la subtribu Danaini.

Ellos han utilizado secuencias de ADN, datos morfológicos de adultos e inmaduros de estas mariposas para tratar de reconstruir la evolucion de este grupo de mariposas.

Este trabajo provee de una sólida hipótesis de la evolución de grupo, conviertiéndose en una guía de la clasificación de estas mariposas.

Los autores han estudiado mariposas de Australia, África, Indonesia, Islas Grand Caimán, Argentina, Tailandia, USA, Republica Dominicana, Brasil y una especie de Perú: la especie Danaus plexippus de Tingo María.

Brower, A.V., Wahlberg, N., Ogawa, J.R., Boppré, M. & Vane-Wright, R.I. (2010) Phylogenetic relationships among genera of danaine butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae) as implied by morphology and DNA sequences. Systematics and Biodiversity, 8, 75-89. doi:10.1080/14772001003626814