Software Mega (Molecular Evolutionary Genetics Analysis)

MEGA (Molecular Evolutionary Genetics Analysis)

Es un software que ha sido desarrollado para facilitar los análisis estadísticos de la evolución molecular mediante el uso de computadoras de uso personal, con una gama media y alta. Actualmente, hay muchos programas especializados para estimar distancias evolutivas entre secuencias de nucleótidos o aminoácidos y reconstruir árboles filogenéticos. Sin embargo, generalmente se escriben para métodos específicos de análisis y no se pueden interconectar fácilmente. MEGA está diseñado para realizar varios análisis estadísticos en uno programa y producir resultados con calidad de publicación en base a alguna investigación de interés.

Fue lanzado por primera vez en 1993 para ofrecer los métodos estadísticos de evolución molecular a través de una interfaz interactiva en el sistema operativo de disco de Microsoft (MS-DOS). Hoy en día con el paso de los años, el alcance y la utilidad de MEGA han crecido gracias a la adición de nuevos métodos, herramientas e interfaces, lo que ha dado como resultado un moderno software integrado para el análisis comparativo de secuencias.

Características:

MEGA cuenta con diversas características en base a los resultados que puede brindar el realizar análisis en dicho software, tales como análisis de filogenia, bootstrap, de diversidad / distancia, patrón de sustitución, rangos de variación, secuencia ancestral, test de tiempo, arboles de distancia, emparejamiento de secuencias ya sea de nucleotidos (ARN/ADN) o proteínas, entre diversos mecanismos y herramientas de análisis que dependerán de la familiarización que presente el usuario, sin embargo cabe recalcar que es un software de facil y accesible manejo, a tal grado que cuenta con 2,920,280 descargas en su página oficial (Figura 1). 

Figura 1. Apartado de características de MEGA (obtenido de página oficial).

Actualizaciones:

Mega es un software que con las actualizaciones recientes, ha madurado para contener una gran colección de métodos y herramientas de evolución molecular computacional. 

En el se implementan métodos para estimar tiempos de divergencia e intervalos de confianza para usar densidades de probabilidad para restricciones de calibración para datación de nodos y fechas de muestreo de secuencias para análisis de datación de punta. 

Además, son compatibles diversos sistemas computacionales con nuevas opciones para:

• Etiquetar secuencias con información de muestreo espacio-temporal.
• Un editor interactivo ampliado de calibraciones de nodos y un explorador de árboles ampliado.
• Demostración de los llamados "árboles de tiempo". 
• También se agregó un método bayesiano para estimar las probabilidades evolutivas neutrales de los alelos en una especie utilizando alineaciones de secuencias de múltiples especies y un método de aprendizaje automático para probar la autocorrelación de las tasas evolutivas en las filogenias.

Figura 2. Esquema representativo de actualizaciones.

Apartados del software:

Dentro de las aplicaciones en base de los apartados una vez adentrándonos en la aplicación, se puede determinar que existen botones de desarrollo para alineamientos de secuencias, de datos, realización de modelos en 2D o 3D, análisis de distancias, diversidad, filogenia para el desarrollo de arboles de distancia, se pueden utilizar arboles de distancia ya preestablecidos, análisis de relación de ancestria, selección, rangos, análisis de reloj disperso, y el análisis de enfermedades (Figura 3).

Figura 3. Portal principal de los botones de desarrollo de análisis en MEGA.

En donde, se pueden utilizar secuencias de diversas especies en archivos esencialmente que se encuentren en formato FASTA. Aunque, en diversos casos de análisis que realice el usuario pondrá a través de una herramienta de conversión que incluye el software, cambiar cualquier archivo de bloc de notas o texto a el formato que necesite dicho análisis, antecediendo a que por lo general el formato de conversión se generará en archivo de formato MEGA (Figura 4).

Figura 4. Archivo en conversión de fasta bloc de notas a fasta en formato MEGA.

En resumen, este es un software de gran importancia para usuarios nuevos que se quieran adentrar en el mundo de la bioinformática y análisis biológicos, que a su vez, no cuenten con los aspectos de potencia computacional que piden algunos otros muchos softwares más especializados para el área de investigación profesional, y que a través de este pudieran tener un acercamiento a este mundo.

Una vez preparado el archivo con las secuencias en formato FASTA y en formato MEGA se pueden obtener resultados como los siguientes:

• Análisis o alineamiento de secuencias

Dicho alineamiento fue realizado con 5 especies diferentes; Homo sapiens, Drosophila melanogaster, Mus musculus, Dario rerio, y Oreochromis niloticus, por un estudiante interesado en el desarrollo de alineamiento de secuencias mediante esta plataforma de análisis.

• Realización de arboles de distancia

Esta otra imagen representa el árbol de distancia realizado con las secuencias de los organismos anteriormente mencionados y en la columna izquierda se puede observar el sin fin de herramientas de diseño y datos que se pueden implementar para realizar un trabajo digno de publicarse. 

Referencias:

• Kumar, S., Tamura, K., & Nei, M. (1994). MEGA: Molecular Evolutionary Genetics Analysis software for microcomputers. Bioinformatics, 10(2), 189–191.

• Koichiro Tamura, Glen Stecher, Sudhir Kumar, MEGA11: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Version 11, Molecular Biology and Evolution , volumen 38, número 7, julio de 2021, páginas 3022–3027.