从《你的名字》学做“网络关系图”——Gephi篇

题外话：

前几天小圆和卢瑟菌合著的微文《16S多样性测序，到底该选啥引物》收到了较积极的回应，好多人都给我们留言，表示感兴趣。本葱打心里佩服。俗话说：三流企业卖产品，一流企业卖标准。本葱没有两位大觉主博学，写不出硬文，只能在这卖一个情怀了。

 
前段时间有一部很火的电影《你的名字》，本葱也是非常的喜欢。

“聚拢，成形，捻转，回绕，时而返回，暂歇，再联结。这就是组纽。这就是时间。这就是……”咦？这不就是网络嘛！

言归正传

网络关系图（network analysis）是一款比较火的分析，最近频繁出现在微生物生态研究的各大论文里。其实单纯看网络关系的话，只是一种数据分析的手段，很早就应用在其他领域。然而到了2006年，Proulx等科学家在TRENDS ECOL EVOL（IF=16.74）发文，提出网络关系也可以作为一种分析手段应用在生态领域（Proulx et al. 2006）。到了2012年，Barberán等科学家在ISME发文，通过构建土壤中微生物的网络关系来研究其共生模式（Barberán et al. 2012）。

图1. 土壤微生物网络关系

随后，网络关系在微生物生态领域的研究论文如雨后春笋，出的哗啦哗啦（原谅本葱没文化）在，海洋中(Beman et al., 2011; Steele et al., 2011)，在淡水中 (Eiler et al., 2011; Kara et al., 2012) ，在土壤中（Barberán et al. 2012），微生物的共发生网络关系都引起了科学家们的广泛关注。随后越来越多的微生物生态学研究开始使用网络关系。这不前几天，Trends in Microbiology 也发文，对近几年微生物组学中的网络关系研究进行了综述总结（Layeghifard et al. 2016），看来这个热潮还要继续下去哇。

小圆：在评论回复 “network”或“网络关系”，可下载上述几篇网络关系相关研究论文喔）

但是呢，网络关系图作为测序公司的高级分析，收费也是不菲啊！（宝宝没钱，宝宝心里苦，可是宝宝不能说只能自己做）

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以下是干货，高亮高亮

网络关系图的绘制其实很简单！Gephi和Cytoscape是两款比较好用的网络图绘制工具。本文中将简述Gephi的使用方法，让大家对网络关系图的绘制能够快速了解。

本葱之前用的Gephi版本是0.8.2，现在新版本的是0.9.1，两版略有不同，本文将以0.9.1做介绍。

Gephi开发平台：Netbeans平台

开发语言：Java

可视化引擎：OpenGL

1 下载安装

下载链接：https://gephi.org/

之前遇到不少人反映gephi安装后打不开，本葱也遇到过类似的情况，有可能是电脑Java版本较高，重新下载一低版本Java安装，就可轻松解决。

2 数据准备

本文使用《你的名字》中几个人物之间的关系作为材料，本葱在人物关系上比较迟钝，所以请大家不要深究。

gephi导入数据文件格式为.csv，分为边表格和节点表格，根据人物关系整理数据格式如下：

边表格：

#第一行为标题，其中“source”和“target”为必须（其他可以导入后再行添加，但导入后修改比较麻烦，不适合大数据修改）

“source”是“源”，“target”是目标，之间关系如下图；

“type”为“边”类型，“undirected”为无向线段，“directed”为有向线段（箭头），没有填写默认为“directed”；

“weight”为“边”的宽度，数值越大，宽度越大，没有填写默认为“1”；

其他参数也可添加进入，例如“label”标签，或自定义名称。

节点表格：

#节点表格比边表格简单的多，导入后可对节点进行分组等操作。

3 软件使用

在欢迎界面点击“新建工程”

点击“数据资料”-“输入电子表格”

依此导入“边表格”和“节点表格”

在“概览”窗口就可以对数据进行预览

我们可以通过“外观”和“布局”操作窗口对边和节点的颜色、大小及布局进行优化。

在“图”窗口下方还可以对节点标签进行编辑

当当当当，于是一个网络关系图就做成了，是不是很简单~

虽然这个图有点丑，但是可以修改优化~

#因为，一个软件真正强大的地方，在于它无数的插件，

在官网https://marketplace.gephi.org/plugins/  有很多不同功能的插件可以下载，

#如更改节点的形状、样式：

添加新的节点布局模式：

等等……

更多教程可参考：

Gephi官网：http://gephi.github.io/

Gephi的视频介绍：http://v.youku.com/v_show/id_XMjU5MDUwMjg4.html

Gephi API帮助文档：https://gephi.org/docs/api/

GephiToolkit： http://gephi.github.io/toolkit/

Gephi 论坛： https://forum.gephi.org/

参考文献：

Proulx S R, Promislow D E L, Phillips P C.Network thinking in ecology and evolution[J]. Trends in Ecology &Evolution, 2005, 20(6): 345-353.

Barberán A, Bates S T, Casamayor E O, et al.Using network analysis to explore co-occurrence patterns in soil microbialcommunities[J]. The ISME journal, 2012, 6(2): 343-351.

Layeghifard M, Hwang D M, Guttman D S.Disentangling Interactions in the Microbiome: A Network Perspective[J]. Trendsin Microbiology, 2016.

Beman J M, Steele J A, Fuhrman J A.Co-occurrence patterns for abundant marine archaeal and bacterial lineages inthe deep chlorophyll maximum of coastal California[J]. The ISME journal, 2011,5(7): 1077-1085.

Eiler A, Heinrich F, Bertilsson S. Coherentdynamics and association networks among lake bacterioplankton taxa[J]. The ISMEjournal, 2012, 6(2): 330-342.

Kara E L, Hanson P C, Hu Y H, et al. A decadeof seasonal dynamics and co-occurrences within freshwater bacterioplanktoncommunities from eutrophic Lake Mendota, WI, USA[J]. The ISME journal, 2013,7(3): 680-684.

Steele J A, Countway P D, Xia L, et al. Marinebacterial, archaeal and protistan association networks reveal ecologicallinkages[J]. The ISME journal, 2011, 5(9): 1414-1425.

PS: 本葱在这也只是抛砖引玉，希望可以对大家的数据分析有点帮助，如有不对请大家多多批评指教。如果喜欢的话，欢迎在左下角点赞喔~