Uma abordagem multi-objetivo e multimodal para reconstrução de arvores filogeneticas

Orientador: Fernando Jose Von Zuben Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação Resumo : A reconstrução de árvores filogenéticas pode ser interpretada como um processo sistemático de proposição de uma descrição arbórea para as diferenças relativas que se observam em conjuntos de atributos genéticos homólogos de espécies sob comparação. A árvore filogenética resultante apresenta uma certa topologia, ou padrão de ancestralidade, e os comprimentos dos ramos desta árvore são indicativos do número de mudanças evolutivas desde a divergência do ancestral comum. Tanto a topologia quanto os comprimentos de ramos são hipóteses descritivas de eventos não-observáveis e condicionais, razão pela qual tendem a existir diversas hipóteses de alta qualidade para a reconstrução, assim como múltiplos critérios de desempenho. Esta tese (i) aborda árvores sem raiz; (ii) enfatiza os critérios de quadrados mínimos, evolução mínima e máxima verossimilhança; (iii) propõe uma extensão ao algoritmo Neighbor Joining que oferece múltiplas hipóteses de alta qualidade para a reconstrução; e (iv) descreve e utiliza uma nova ferramenta para otimização multiobjetivo no contexto de reconstrução filogenética. São considerados dados artificiais e dados reais na apresentação de resultados, os quais apontam vantagens e aspectos diferenciais das metodologias propostas Abstract: The reconstruction of phylogenetic trees can be interpreted as a systematic process of proposing an arborean description to the relative dissimilarities observed among sets of homologous genetic attributes of species being compared. The resulting phylogenetic tree presents a certain topology, or ancestrality pattern, and the length of the edges of the tree will indicate the number of evolutionary changes since the divergence from the common ancestor. Both topology and edge lengths are descriptive hypotheses of non-observable and conditional events, which implies the existence of diverse high-quality hypotheses for the reconstruction, as long as multiple performance criteria. This thesis (i) deals with unrooted trees; (ii) emphasizes the least squares, minimum evolution, and maximum likelihood criteria; (iii) proposes an extension to the Neighbor Joining algorithm which offers multiple high-quality reconstruction hypotheses; and (iv) describes and uses a new tool for multiobjective optimization in the context of phylogenetic reconstruction. Artificial and real datasets are considered in the presentation of results, which points to some advantages and distinctive aspects of the proposed methodologies Doutorado Engenharia de Computação Doutor em Engenharia Elétrica