Филогенетический сигнал
Филогенетический сигнал — это эволюционный и экологический термин, который описывает тенденцию или структуру родственных биологических видов походить друг на друга больше, чем на любой другой вид, случайно выбранный из одного и того же филогенетического дерева . [1] [2]
Характеристики
[ редактировать ]Филогенетический сигнал обычно описывается как тенденция родственных биологических видов походить друг на друга больше, чем на любой другой вид, случайно выбранный из одного и того же филогенетического дерева. [1] [2] Другими словами, филогенетический сигнал можно определить как статистическую зависимость между значениями признаков видов, которая является следствием их филогенетических взаимоотношений. [3] Признаки (например , морфологические , экологические, жизненные или поведенческие черты) являются наследственными характеристиками. [4] – это означает, что значения признаков обычно одинаковы у близкородственных видов, в то время как значения признаков отдаленно родственных биологических видов не похожи друг на друга в такой большой степени. [5] Часто говорят, что признаки, более сходные у близкородственных таксонов, чем у дальних родственников, имеют больший филогенетический сигнал. С другой стороны, некоторые черты являются следствием конвергентной эволюции и кажутся более сходными у отдаленно родственных таксонов, чем у родственников. Такие признаки демонстрируют более низкий филогенетический сигнал. [4]
Филогенетический сигнал — мера, тесно связанная с эволюционным процессом и развитием таксонов . Считается, что высокая скорость эволюции приводит к низкому филогенетическому сигналу и наоборот (следовательно, высокий филогенетический сигнал обычно является следствием либо низкой скорости эволюции, либо стабилизирующего типа отбора ). [3] Столь же высокая величина филогенетического сигнала приводит к существованию сходных признаков между близкородственными биологическими видами, тогда как увеличение эволюционной дистанции между родственными видами приводит к уменьшению сходства. [4] С помощью филогенетического сигнала мы можем количественно определить , в какой степени близкородственные биологические таксоны имеют схожие черты. [6]
С другой стороны, некоторые авторы не рекомендуют такие интерпретации (основанные на оценке филогенетического сигнала) скорости и процесса эволюции. При изучении простых моделей эволюции количественных признаков , таких как генетический дрейф однородной скорости , оказывается, что между филогенетическим сигналом и скоростью эволюции нет никакой связи. В рамках других моделей (например, функциональных ограничений, флуктуирующего отбора , консерватизма филогенетической ниши , эволюционной гетерогенности и т. д.) отношения между скоростью эволюции, эволюционным процессом и филогенетическим сигналом являются более сложными и не могут быть легко обобщены с использованием упомянутого восприятия связи между двумя явлениями . [3] Некоторые авторы утверждают, что филогенетический сигнал не всегда силен в каждой кладе и для каждого признака. Также неясно, действительно ли все возможные признаки демонстрируют филогенетический сигнал и поддается ли он измерению. [4]
Цель и методология
[ редактировать ]Цель
[ редактировать ]Филогенетический сигнал — это концепция, широко используемая в различных экологических и эволюционных исследованиях. [7]
Среди множества вопросов, на которые можно ответить, используя концепцию филогенетического сигнала, наиболее распространенными являются: [1]
- В какой степени исследуемые черты находятся в корреляции? [8]
- Как, когда и почему развиваются определенные черты? [9]
- Какие процессы являются движущей силой общественных собраний? [10]
- Сохраняются ли ниши в филогениях? [11]
- Есть ли какая-либо связь между уязвимостью к изменению климата и филогенией таксонов? [12]
Техники
[ редактировать ]Количественную оценку филогенетического сигнала можно выполнить с использованием ряда различных методов, которые используются для исследования биоразнообразия в аспекте эволюционного родства. С помощью измерения филогенетического сигнала можно точно определить, как изучаемые признаки коррелируют с филогенетическими отношениями между видами. [4]
Некоторые из самых ранних способов количественной оценки филогенетического сигнала были основаны на использовании различных статистических методов (таких как коэффициенты филогенетической автокорреляции , филогенетические коррелограммы , а также модели авторегрессии ). С помощью упомянутых методов можно количественно оценить значение филогенетической автокорреляции изучаемого признака на протяжении всей филогении. [13] Другой метод, обычно используемый при изучении филогенетического сигнала, - это так называемая броуновская диффузионная модель эволюции признаков, основанная на принципе броуновского движения (БД). [7] [14] Используя модель броуновской диффузии, можно не только изучать значения, но и сравнивать эти показатели между различными филогениями. [1] Филогенетический сигнал непрерывных признаков можно количественно оценить и измерить с помощью K-статистики . [3] [15] В рамках этого метода используются значения от нуля до бесконечности, причем более высокое значение также означает более высокий уровень филогенетического сигнала. [15]
В таблице ниже показаны наиболее распространенные индексы и связанные с ними тесты, используемые для анализа филогенетического сигнала. [1]
| Тип статистики | Подход | На основе модели? | Статистическая основа/прикладной тест | Данные | Ссылка |
|---|---|---|---|---|---|
| Абухейфа C Значение | Автокорреляция | Х | перестановка | Непрерывный | [16] |
| Бломберг К | Эволюционный | ✓ | перестановка | Непрерывный | [2] |
| D- статистика | Эволюционный | ✓ | перестановка | Категорический | [17] |
| Морана Я | Автокорреляция | Х | перестановка | Непрерывный | [18] |
| Пагеля λ | Эволюционный | ✓ | Максимальная вероятность | Непрерывный | [19] |
| δ статистика | Эволюционный | ✓ | Байесовский | Категорический | [9] |
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж Мюнкемюллер, Тамара; Лавернь, Себастьен; Бжезник, Бруно; Дрей, Стефан; Жомбар, Тибо; Шифферс, Катя; Тюллер, Вильфрид (10 апреля 2012 г.). «Как измерить и проверить филогенетический сигнал» . Методы экологии и эволюции . 3 (4): 743–756. дои : 10.1111/j.2041-210x.2012.00196.x . ISSN 2041-210X .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Бломберг, Саймон П.; Гарланд, Теодор; Айвз, Энтони Р. (2003). «Тестирование филогенетического сигнала в сравнительных данных: поведенческие черты более лабильны» . Эволюция . 57 (4): 717–745. дои : 10.1111/j.0014-3820.2003.tb00285.x . ISSN 0014-3820 . JSTOR 3094610 . ПМИД 12778543 . S2CID 221735844 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Ревелл, Лиам Дж.; Хармон, Люк Дж.; Воротник, Дэвид К. (1 августа 2008 г.). «Филогенетический сигнал, эволюционный процесс и скорость» . Систематическая биология . 57 (4): 591–601. дои : 10.1080/10635150802302427 . ISSN 1076-836X . ПМИД 18709597 . S2CID 2232680 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Камилар, Джейсон М.; Купер, Натали (19 мая 2013 г.). «Филогенетический сигнал в поведении, экологии и истории жизни приматов» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 368 (1618). дои : 10.1098/rstb.2012.0341 . ISSN 0962-8436 . ПМЦ 3638444 . ПМИД 23569289 .
- ^ Павуан, Сандрин; Рикотта, Карло (6 ноября 2012 г.). «Тестирование филогенетического сигнала в биологических признаках: повсеместное распространение статистики перекрестных продуктов» . Эволюция . 67 (3): 828–840. дои : 10.1111/j.1558-5646.2012.01823.x . ISSN 0014-3820 . ПМИД 23461331 .
- ^ Иссон, Коул Г.; Такер, Роберт В. (2014). «Филогенетический сигнал в структуре сообщества специфичных для хозяина микробиомов тропических морских губок» . Границы микробиологии . 5 : 532. дои : 10.3389/fmicb.2014.00532 . ISSN 1664-302X . ПМК 4201110 . ПМИД 25368606 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вранкен, Брэм; Леми, Филипп; Рамбо, Эндрю; Бедфорд, Тревор; Лонгдон, Бен; Гюнхард, Хулдрих Ф.; Сушард, Марк А. (13 ноября 2014 г.). «Одновременная оценка эволюционной истории и повторяющихся признаков филогенетического сигнала: применение к фенотипической эволюции вируса и хозяина» . Методы экологии и эволюции . 6 (1): 67–82. дои : 10.1111/2041-210x.12293 . ISSN 2041-210X . ПМЦ 4358766 . ПМИД 25780554 .
- ^ Фельзенштейн, Джозеф (1985). «Филогения и сравнительный метод» . Американский натуралист . 125 (1): 1–15. дои : 10.1086/284325 . ISSN 0003-0147 . JSTOR 2461605 . S2CID 9731499 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Борхес, Руи; Мачадо, Жоау-Паулу; Гомес, Сидалия; Роча, Ана Паула; Антунес, Агостиньо (01.06.2019). «Измерение филогенетического сигнала между категориальными признаками и филогениями» . Биоинформатика . 35 (11): 1862–1869. doi : 10.1093/биоинформатика/bty800 . ISSN 1367-4803 . ПМИД 30358816 .
- ^ Уэбб, Кэмпбелл О.; Акерли, Дэвид Д.; МакПик, Марк А.; Донохью, Майкл Дж. (2002). «Филогения и экология сообществ» . Ежегодный обзор экологии и систематики . 33 : 475–505. doi : 10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150448 . ISSN 0066-4162 . JSTOR 3069271 . S2CID 535590 .
- ^ «Консерватизм филогенетической ниши, филогенетический сигнал и взаимосвязь между филогенетическим родством и экологическим сходством между видами | Запросить PDF» . Исследовательские ворота . Проверено 30 августа 2021 г.
- ^ Тюллер, Вильфрид; Лавернь, Себастьен; Роке, Кристина; Буланж, Изабель; Лафуркад, Брюно; Араужо, Мигель Б. (2011). «Последствия изменения климата на дереве жизни Европы» . Природа . 470 (7335): 531–534. Бибкод : 2011Natur.470..531T . дои : 10.1038/nature09705 . ISSN 1476-4687 . ПМИД 21326204 . S2CID 4406120 .
- ^ Диниз-Фильо, Хосе Александр Ф.; Сантос, Тьяго; Ранхель, Тьяго Фернандо; Бини, Луис Маурисио (2012). «Сравнение показателей для оценки филогенетического сигнала в рамках альтернативных эволюционных моделей» . Генетика и молекулярная биология . 35 (3): 673–679. дои : 10.1590/S1415-47572012005000053 . ISSN 1415-4757 . ПМЦ 3459419 . ПМИД 23055808 .
- ^ Ли, Даньфэн; Ду, Яньцзюнь; Сюй, Вубинг; Пэн, Даньсяо; Примак, Ричард; Чен, Гуоке; Мао, Лин Фэн; Ма, Кепинг (01 июня 2021 г.). «Филогенетический консерватизм времени развития плодов у китайских покрытосеменных и филогенетические и климатические корреляты» . Глобальная экология и охрана природы . 27 : e01543. дои : 10.1016/j.gecco.2021.e01543 . ISSN 2351-9894 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Акерли, Дэвид (17 ноября 2009 г.). «Консерватизм и диверсификация функциональных признаков растений: темпы эволюции и филогенетический сигнал» . Труды Национальной академии наук . 106 (Приложение 2): 19699–19706. дои : 10.1073/pnas.0901635106 . ПМЦ 2780941 . ПМИД 19843698 .
- ^ Абухейф, Э. (1999). «Метод проверки предположения о филогенетической независимости на сравнительных данных». S2CID 14934629 .
{{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется|journal=( помощь ) - ^ ФРИЦ, СЮЗАННА А.; ПЕРВИС, ЭНДИ (2010). «Селективность в отношении риска исчезновения млекопитающих и типов угроз: новый показатель силы филогенетического сигнала в бинарных признаках» . Биология сохранения . 24 (4): 1042–1051. дои : 10.1111/j.1523-1739.2010.01455.x . ISSN 0888-8892 . JSTOR 40864204 . ПМИД 20184650 . S2CID 29107177 .
- ^ Моран, ПАП (1950). «Заметки о непрерывных стохастических явлениях» . Биометрика . 37 (1/2): 17–23. дои : 10.2307/2332142 . ISSN 0006-3444 . JSTOR 2332142 . ПМИД 15420245 .
- ^ Пейгель, Марк (1999). «Выводы об исторических закономерностях биологической эволюции» . Природа . 401 (6756): 877–884. Бибкод : 1999Natur.401..877P . дои : 10.1038/44766 . ISSN 0028-0836 . ПМИД 10553904 . S2CID 205034365 .
| Соответствующие поля | ||
|---|---|---|
| Основные понятия | ||
| Методы вывода | ||
| Текущие темы | ||
| Групповые черты | ||
| Типы групп | ||
| Номенклатура | ||
