Alfa – Beta Uzaklık Ölçümleri ve UniFrac

Alfa ve Beta Uzaklık Ölçüleri Mikrobiyom toplulukları içerisinde ve birbirleri arasındaki uzaklığı ölçmek için kullanılan metriklerdir. QIIME prosesinde OTU seçimleri yapıldıktan sonra bu uzaklıklar hesaplanır.

Alfa Uzaklık ölçüsü (Alpha Diversity)

Bir mikrobiyom verisinde hangi tür canlılar vardır ve ne kadardır ı ölçmek için kullanılır. Yani bir örnek kendi içinde ne kadar farklıdır sorusuna cevap verir. Alfa uzaklığı ölçümü için 3 metot tanımlanmıştır.

Metot 1: Canlıların sayılması. Bu süreçte OTU’lar kullanılır. Bu sayma işlemi, cinsler arasındaki ilişkiyi dışarıda bırakır.

Yapılan bir çalışmada, Modern bir toplum olan USA ile Malawians, Amerindians gibi modernleşmemiş toplulukların bağırsaklarından alınan örneklerdeki canlı sayımı yapılmış ve görülmüş ki, modern toplumlarda yaşayan kişilerin bağırsaklarındaki canlı çeşitliliği diğerlerine göre oldukça düşük.

met1

Metot 2: Filogenetik Farklılık. Örnekte görülen canlıların, bilinen yaşam ağacının hangi kısmına düştüğüne göre uzaklıklar belirlenir. Eğer örnekteki canlılar bir dal üzerinde toplanmış ise örnek içindeki uzaklık çok değildir. Eğer görülen canlılar farklı dallara dağılmış ise örnek içindeki uzaklık fazla demektir. Dalların arasındaki uzaklıkların toplamı filogenetik uzaklığı verir.

met2
filogenetikAlfa

Metot 3:Chao1 Yaklaşımı. Verilen sonlu bir örnekteki canlı türlerine bakarak asıl toplulukta kaç tane tür olduğunu tahmin etmeye çalışır.

S1 = Sobs + F12 / 2F

  • Sobs: Gözlemlenen canlılar
  • F1: Yanlızca bir kez görülen canlıların sayısı
  • F2: Yanlızca iki kez görülen canlıların sayısı

Ne yapılabilir?: Bir Mikrobiyom örneğini verisinin alt kümesi alınabilir. Chao1 sayısı hesaplanır ve 1 milyon dizilim ile karşılaştırılır. Örnekteki çeşitliliği ne kadar iyi tahmin ettiği bu şekilde ölçülebilir.

Refraksiyon (Rarefraction): Bir örnekteki tüm çeşitliliği görüp görmediğimize nasıl karar vereceğiz?

Gerçek bir örnekte dizilim sayısı binler milyonlar olur fakat şimdi örnek için diyelim ki 140 dizilim verimiz var. İlk başta 10 taneden başlayarak rastgele alt kümelerini seçelim ve alfa çeşitlilik ölçümünü hesaplayalım. Bunu birçok kez yaparak ortalama ve standart sapmasını hesaplayalım. Daha sonra aynı prosedürü 20 dizilim için, 30 dizilim için … yapalım. Aşağıdaki grafiği elde ederiz.

rerafraction
Refraksyon grafiği

Bu grafiğe göre yeterli kadar dizilim ile çeşitlilik ölçüldüğümü nasıl anlarız? Eğer yeteri kadar dizilim ile çalışlmış ise bu eğri düze çıkmalı. Yani daha fazla dizilim ile de çalışılsa yeni türler görülmüyor demek olur bu da optimum dizilim sayısına karar vermekte yardımcı olur. Eğer eğri hala dik bir şeklide yukarı doğru gidiyor ise henüz tüm çeşitliliği içerecek dizilim sayısına ulaşılmamış demektir.

Beta Uzaklık Ölçüsü

Örneklerin birbirihmpnden ne kadar farklı olduğuna cevap verir. Örnekler arasında karşılaştırma yapar. Örnekteki genel değişimi ölçer.

Yandaki örnekte vücudun farklı parçalarında yaşayan canlıların kümelenmesi gösterilmektedir.

En bilinen uzaklık metriklerinden birisi Öklit uzaklığıdır ve uzaydaki gerçek uzaklığı ölçer. Fakat ekolojik uzaklıkları ölçmek için kullanılması doğrı sonuçlar vermeyebilir. Öklit, KiKare, Bray-Curtis gibi metrikler filogenetik bilgiyi kullanmaz. UniFrac bu boşluğu dolduran bir metriktir. UniFrac ile bu yazıya bakabilirsiniz.

395 total views, no views today