基于决策树的关键特征分析

决策树算法的可解释性较好,主要是因为其生成的模型可以被直观地解释和理解。决策树通过数据特征来对每一个样本进行划分,生成一棵树形结构。这个树形结构可以被视为一系列简单的判断规则,可以帮助人们理解模型是如何做出决策的。
相比之下,其他传统机器学习算法生成的模型通常更复杂,难以被直观地解释和理解,即便使用sklearn分析在分类过程中发挥关键作用的特征,这些信息也不具有生物学意义上的可解释性。例如,SVM生成的模型是一个超平面,随机森林生成的模型是一组决策树的集合,KNN算法的模型本质上是一组训练数据集中的实例点,而不是一个明确的模型或规则。神将网络算法相比传统机器学习算法更加黑盒,可解释性也较差。
基于以上原因,本文使用可视化方式分析决策树算法获得的关键特征。
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不同规模下数据集关键特征

测试集/总数据集(测试集规模)

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
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所有物种在关键特征正交群上的分布

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关键特征对应生物学意义

基因家族生物学含义
OG0000043 细胞色素P450家族 在生物体中,细胞色素P450酶参与多种代谢途径,这些途径可能在单细胞和多细胞真菌中存在差异。例如,多细胞真菌在发育和形态建成中可能需要特定的激素或信号分子,这些分子的合成或降解可能涉及P450酶。因此,这类酶的表达水平和活性可能影响真菌的生长形态和适应性
OG0000336 可能影响异戊烯和固醇途径的调节固醇类分子在真菌细胞膜结构和信号传导中起重要作用,特别是在细胞间的相互作用和多细胞结构的维持中尤为关键。这可能解释了该基因家族在多细胞与单细胞真菌分类中的重要性
OG0000896 真菌特有的转录因子在基因表达调控中,转录因子发挥着核心功能,独特的转录因子可能对真菌的生长和分化产生影响。在多细胞真菌中,这些转录因子可能参与调控形态发育和细胞间的通信,而在单细胞形态中,它们可能更侧重于响应环境压力或调节代谢平衡。
OG0001225 异柠檬酸酶异柠檬酸酶参与次级代谢,这在真菌中通常与防御机制、竞争以及环境适应相关。在多细胞真菌中,这种酶可能更重要,因为多细胞结构需要额外的防御机制来保护其较为复杂的结构。相反,在单细胞真菌中,这类代谢途径可能更简化
OG0003369 α-L-阿拉伯糖苷酶活性 这类酶的活性在解构植物源性材料中特别重要,可能在多细胞真菌中更为显著,因为这些真菌可能依赖于更复杂的营养获取策略和外部环境的适应。而在单细胞真菌中,对这种酶的依赖可能相对较少。
OG0004956 几丁质合成酶在多细胞真菌中,细胞壁的完整性对于维持组织结构和功能至关重要,而几丁质对于真菌细胞壁格外重要,因此几丁质合成酶发挥了关键作用。在单细胞真菌中,虽然几丁质同样重要,但其在生理和环境适应上的作用可能有所不同
OG0007128 乌头醇-细胞色素c还原酶复合体组成部分这个基因家族在能量代谢过程中起着关键角色,并参与了线粒体的呼吸链。在多细胞真菌中,由于其组织复杂性和能量需求高,这一复合体的功能可能更为重要。单细胞真菌虽然同样需要能量代谢,但其能量和生理需求可能与多细胞形态有所不同
OG000165和OG0006989 没有注释信息可能代表新的生物学功能,需要进一步通过蛋白质结构进行验证