Морфобанк - Morphobank

МорфоБанк
MorphoBank logo.png
Разработчики)Проект MorphoBank
изначальный выпуск2001
Операционная системаВеб-приложение
ТипЭволюционные исследования, систематика
Интернет сайтморфобанк.org

МорфоБанк это веб приложение для совместных эволюционных исследований, в частности филогенетическая систематика или кладистика, на фенотип. Исторически сложилось так, что ученые, проводящие исследования филогенетической систематики, работали индивидуально или в небольших группах, используя традиционные однопользовательские программные приложения, такие как MacClade,[1] Мескитовый [2] и редактор данных Nexus.[3] По мере того, как изучаемые гипотезы становились все более сложными, большие исследовательские группы собирались для решения проблемы открытия Древо жизни для примерно 4-100 миллионов живых видов (Уилсон 2003, pp. 77–80) и многие тысячи вымерших видов, известных из окаменелости. Поскольку фенотип в основе своей визуален, а филогенетические исследования, основанные на фенотипе, продолжают увеличиваться в размерах.[4] становится важным, чтобы наблюдения подкреплялись помеченными изображениями. Традиционные настольные программные приложения, широко используемые в настоящее время, не обеспечивают надежной поддержки для групповых исследований или для обработки и хранения изображений. MorphoBank - это особенно важный инструмент для растущей научной области феномена.

Разработка MorphoBank, начавшаяся в 2001 году, финансировалась Директоратами геолого-геофизических, биологических, компьютерных и информационных наук и инженерии Национального научного фонда. Важность научной работы над MorphoBank была отмечена в New York Times (Вот и Вот ) среди других публикаций.

Преимущества

Команды ученых изучают филогенетика для построения Древа Жизни составлять большие таблицы наблюдений за видами (называемые «матрицами»). Этим группам требуется одновременный доступ каждого члена команды к единой и защищенной копии данных группы во время научно-исследовательского проекта. Эта единственная копия данных также изменяется с большой частотой на этапе сбора данных. Изображения, которые могут быть очень полезны для документирования гомология утверждения должны отображаться, маркироваться и распространяться по мере развития утверждений о гомологии. Этого нельзя добиться элегантно с помощью одного программного пакета для настольного компьютера, поскольку в среде настольного компьютера каждый соавтор работает над своей собственной частной копией данных проекта. Изменения, внесенные одним участником, не могут автоматически распространяться на других, не позволяя соавторам видеть изменения данных друг друга, пока они не будут вручную (и из-за требуемых усилий, часто только периодически) объединены в единый «истинный» набор данных. Во всех, кроме самых маленьких и дисциплинированных команд, управление версиями а согласование изменений, внесенных в несколько копий данных, происходит быстро, поскольку значительно снижает производительность.

MorphoBank - это попытка решить эти проблемы, используя повсеместное распространение Интернета и современные методы веб-приложений, включая Аякс, веб-сервис слои и богатые интернет-приложения чтобы предоставить полнофункциональное, доступное по сети совместное рабочее пространство для филогенетических исследований. В частности, MorphoBank упрощает:

пример макета morphobank.org
  • Делитесь всеми видами данных с географически разделенными членами команды, включая таксономию, данные о персонажах и образцах, медиа (включая изображения, видео и аудио), филогенетические матрицы (включая данные в широко используемых NEXUS и TNT формат) и другие данные, такие как документы и генетические последовательности.
  • Помечайте изображения с высоким разрешением с помощью веб-приложения для аннотации изображений.
  • Совместно редактируйте данные проекта, такие как филогенетические матрицы, с помощью встроенного веб-редактора матриц. Редактор позволяет привязывать помеченные изображения к отдельным ячейкам матрицы.
  • Управляйте доступом к данным проекта. Доступ варьируется от полного доступа для членов команды до анонимного доступа только для чтения для потенциальных рецензентов.
  • Публикуйте данные завершенного проекта в Интернете в поддержку опубликованного документа с постоянным URL-адресом.
  • Искать в Энциклопедия жизни для изображений образцов таксона.
  • Храните данные КТ высокого разрешения
  • Создавайте онтологии для обновления и заполнения ячеек матрицы.

Эти задачи трудны или невозможны в большинстве существующих программных приложений.

История

В 2001 г. Национальный научный фонд (NSF) спонсировал семинар,[5] на Американский музей естественной истории в Нью-Йорк разработать основные принципы сетевой системы для совместного, многофункционального исследовательского инструмента для морфологической филогенетики. Прототип приложения, представленный на семинаре, позже был доработан с учетом отзывов участников семинара и стал MorphoBank версии 1.0. Грант США Национальное управление океанических и атмосферных исследований профинансировал дальнейшие изменения, результатом которых стала версия 2.0, выпущенная в 2005 году. Текущая поддержка со стороны NSF финансирует текущие улучшения функций MorphoBank. Хостингом MorphoBank является Университет Стоуни-Брук и получает поддержку от Американский музей естественной истории. Текущая версия 3.0. Обоснование программного обеспечения было описано в журнале Кладистика.[6] MorphoBank также получил поддержку от НЕВЕРОЯТНЫЙ и Суперкомпьютерный центр Сан-Диего.

В Суперкомпьютерный центр Сан-Диего ранее предоставлял технические ресурсы и ресурсы для хостинга проекту MorphoBank.

Применение

В MorphoBank размещены результаты рецензируемых научных исследований фенотипов. Растущий объем систематических данных «рождается в цифровом виде», и MorphoBank хорошо подходит для работы с этим типом материалов. 24 августа 2007 года в MorphoBank было проведено 62 активных исследовательских проекта, а также 6 завершенных (и опубликованных) проектов. К 2017 году более 2000 ученых и их учеников были зарегистрированными разработчиками контента (пользователи не обязаны регистрироваться, и их еще больше), и у них имеется более 500 общедоступных проектов с примерно 80 000 изображений, которые являются продуктами научных исследований. MorphoBank поддерживает более 1500 активных исследовательских проектов. Программное обеспечение было использовано для проведения филогенетических исследований таких групп, как млекопитающие,[7] от летучих мышей[8] китам,[9][10] двустворчатые моллюски,[11] паукообразные[12] ископаемые растения[13] и живые и вымершие амниоты.[14] Он также широко использовался в эволюционных и палеонтологических исследованиях для размещения изображений, связанных с опубликованными исследованиями насекомых-златоглазок.[15] гекконы[16][17] хищные птицы[18] динозавры[19] лягушки[20] и нематоды.[21]

Примеры опубликованных проектов:

MorphoBank был особенно важен для Сборка Древа Жизни инициатива, спонсируемая Национальный научный фонд. MorphoBank хорошо подходит для таких проектов благодаря своим инструментам для объединения таксономических, символьных и матричных данных, а также своим функциям совместной работы.[22] Основные моменты этого исследования включают совместную матрицу эволюции млекопитающих, опубликованную в Наука это включало более 4000 феномических признаков для более чем 80 видов,[23] матрица сохранившихся усатых китов с почти 600 изображениями,[24] и больше.

использованная литература

  1. ^ MacClade, компьютерная программа для филогенетического анализа, Дэвид Р. Мэддисон и Уэйн П. Мэддисон.
  2. ^ Мескитовый, Модульная система для эволюционного анализа, Уэйн П. Мэддисон
  3. ^ Редактор данных Nexus Программа для редактирования файлов данных в формате NEXUS, Родерик Д. М. Пейдж.
  4. ^ Laing, Adam M .; Шэрон Дойл; Мария Евгения Леоне Голд; Стерлинг Дж. Несбитт; Морин А. О'Лири; Алан Х. Тернер; Эрик В. Уилберг; Карен Э. Пул (2017). «Гигантские матрицы таксонов-признаков: будущее морфологической систематики». Кладистика. 34 (3): 333–335. Дои:10.1111 / cla.12197.
  5. ^ Отчет о семинаре MorphoBank В архиве 2007-10-06 на Wayback Machine, 10–11 ноября 2001 г.
  6. ^ О'Лири, Морин; Кауфман, Сет (октябрь 2011 г.). «MorphoBank: филфеномика в облаке»"". Кладистика. 27 (5): 529–537. Дои:10.1111 / j.1096-0031.2011.00355.x.
  7. ^ O'Leary, M.A .; J.I. Блох; J.J. Флинн; T.J. Годен; А. Джалломбардо; Н.П. Джаннини; S.L. Гольдбер; Б.П. Краатц; З.-Х. Ло; Дж. Менг; X. Ni; М.Дж. Новачек; Ф.А. Перини; З. Рэндалл; G.W. Rougier; E.J. Саргис; M.T. Силкокс; N.B. Симмонс; М. Сполдинг; ВЕЧЕРА. Веласко; М. Векслер; J.R. Wible; А.Л. Чирранелло (2013). "Предок плацентарных млекопитающих и пост-K-Pg-излучение плаценты". Наука. 339 (6120): 662–667. Дои:10.1126 / science.1229237. PMID  23393258.
  8. ^ «Проект MorphoBank 265, Филогенетические отношения Icaronycteris, Archaeonycteris, Hassianycteris и Palaeochiropteryx с существующими линиями летучих мышей, с комментариями по эволюции эхолокации и стратегий добычи у Microchiroptera».
  9. ^ «Проект 470 MorphoBank, Матрица данных сравнительной остеологии петротимпанского комплекса (область уха) сохранившихся усатых китов (Cetacea: Mysticeti)».
  10. ^ "MorphoBank Project 578, Белый кит Caperea marginata - последний из цетотерей".
  11. ^ "Проект MorphoBank 790, Исследование древа жизни двустворчатых моллюсков - матрица BivAToL (более 100 таксонов)".
  12. ^ «Проект MorphoBank 44, Новый род цифофтальмид с Пиренейского полуострова с филогенетическим анализом Sironidae (Arachnida: Opiliones: Cyphophthalmi) и базой данных внешней морфологии SEM».
  13. ^ "Проект MorphoBank 277, Матрица морфологических признаков Humiriaceae".
  14. ^ "MorphoBank Project 46, Интеграция наборов морфологических данных для филогенетического анализа амниот: важность интегральных признаков и повышение таксономической выборки".
  15. ^ «Проект MorphoBank 146, Новый род и вид зеленых златоглазок из Бразилии (Neuroptera: Chrysopidae: Leucochrysini)».
  16. ^ "Проект MorphoBank 348, Таксономическая ревизия рептилий мыса Вердин II".
  17. ^ «Проект MorphoBank 1006, Два недавно признанных вида Hemidactylus (Squamata, Gekkonidae) с Аравийского полуострова и Синая, Египет».
  18. ^ «Проект MorphoBank 268, Функциональная морфология хищников у хищных птиц: межпальцевые различия в размере когтей связаны с техникой удержания и иммобилизации добычи».
  19. ^ «Проект MorphoBank 494, Онтогенетическая остеогистология Tenontosaurus tilletti».
  20. ^ «Проект MorphoBank 701, Филогенетический сигнал и разнообразие висцеральной пигментации в восьми семействах бесхвостых».
  21. ^ "Проект 774 MorphoBank, Обнародование скрытых видов: случай нематоды Spauligodon atlanticus".
  22. ^ Суперматричный подход к систематике, Алан де Кейруш и Джон Гейтси, Тенденции в экологии и эволюции, Том 22 №1, 2006.
  23. ^ O'Leary, M.A .; J.I. Блох; J.J. Флинн; T.J. Годен; А. Джалломбардо; Н.П. Джаннини; S.L. Гольдбер; Б.П. Краатц; З.-Х. Ло; Дж. Менг; X. Ni; M.J. Novacek; Ф.А. Перини; З. Рэндалл; G.W. Rougier; E.J. Саргис; M.T. Силкокс; N.B. Симмонс; М. Сполдинг; ВЕЧЕРА. Веласко; М. Векслер; J.R. Wible; А.Л. Чирранелло (2013). "Предок плацентарных млекопитающих и пост-K-Pg-излучение плаценты". Наука. 339 (6120): 662–667. Дои:10.1126 / science.1229237. PMID  23393258.
  24. ^ Ekdale, E.G .; А. Берта; Т.А. Демере (2011). «Сравнительная остеология петротимпанального комплекса (область уха) современных усатых китов (Cetacea: Mysticeti)». PLOS One. 6 (6): e21311. Дои:10.1371 / journal.pone.0021311. ЧВК  3120854. PMID  21731700.

Цитаты

Уилсон, Э. О. (2003), «Энциклопедия жизни», ДЕРЕВО, 18: 77–80.

внешние ссылки