계통발생신호

Phylogenetic signal
위의 계통수는 군집의 모방 구조에서 유의미한 계통 발생 신호를 보여준다.이 디스플레이는 밀접하게 연관된 종들이 무작위로 예상보다 더 자주 색상 패턴을 공유하는 것을 확인합니다.

계통 발생 신호는 진화적이고 생태적인 [1][2]용어로, 동일한 계통 발생 나무에서 무작위로 추출된 다른 어떤 종들보다 서로 더 닮은 관련된 생물학적 종의 경향이나 패턴을 묘사합니다.

특성.

계통 발생 신호는 보통 동일한 계통 발생 [1][2]나무에서 무작위로 추출된 다른 어떤 종보다 서로 더 닮은 관련 생물 종들의 경향으로 묘사된다.즉, 계통발생신호는 계통발생관계의 [3]결과인 종의 특성값 사이의 통계적 의존성으로 정의될 수 있다.특성(예: 형태학, 생태학, 생명 이력 또는 행동 특성)은 유전되는 특성이다[4]. 즉, 특성 값은 일반적으로 밀접하게 연관된 종 내에서 유사하지만, 멀리 연관된 생물학적 종의 특성 값은 그렇게 [5]많이 서로 유사하지 않다.먼 친척보다 가까운 분류군에서 더 유사한 특성이 더 큰 계통 발생 신호를 나타낸다고 종종 말한다.반면, 일부 특성은 수렴 진화의 결과이며 친척보다 멀리 떨어진 관련 분류군에서 더 비슷하게 나타난다.이러한 특성은 낮은 계통 발생 [4]신호를 나타냅니다.

계통발생신호는 분류군의 진화과정과 발달과 밀접한 관련이 있는 척도이다.높은 진화의 속도는 낮은 계통발생적 신호로 이어지고 그 반대도 된다고 생각된다(따라서 높은 계통발생적 신호는 보통 낮은 진화의 결과이거나 [3]선택을 안정화시키는 유형이다).마찬가지로 계통 발생 신호의 높은 값은 밀접하게 관련된 생물 종 간에 유사한 특성이 존재하는 반면, 관련 종 간의 진화적 거리가 증가하면 [4]유사성이 감소한다.계통 발생 신호의 도움으로 우리는 밀접하게 관련된 생물학적 분류군이 유사한 [6]특성을 어느 정도 공유하는지 정량화할 수 있다.

한편, 일부 저자는 진화 속도와 과정에 대한 그러한 해석(시스템 발생 신호의 추정치에 기초한 해석)에 반대한다.균질 속도 유전자 표류와 같은 양적 특성 진화를 위한 단순한 모델을 연구할 때, 그것은 계통 발생 신호와 진화 속도 사이의 관계가 없는 것으로 보인다.다른 모델(예를 들어 기능적 제약, 변동 선택, 계통발생적 틈새 보수성, 진화적 이질성 등)에서는 진화속도, 진화과정 및 계통발생적 신호 간의 관계가 더 복잡하며 두 현상 [3]간의 관계에 대한 언급된 인식을 사용하여 쉽게 일반화될 수 없다.몇몇 저자들은 계통발생적 신호가 각 분지 및 각 특성에서 항상 강한 것은 아니라고 주장한다.또한 가능한 모든 특성이 계통 발생 신호를 나타내는지, 측정 [4]가능한지 여부도 명확하지 않습니다.

목적과 방법론

목표

계통발생신호는 다양한 생태학 [7]및 진화학 연구에서 널리 사용되는 개념이다.

계통 발생 신호의 개념을 사용하여 대답할 수 있는 많은 질문 중 가장 일반적인 질문은 다음과 같습니다.[1]

  • 조사된 [8]상관관계 특성은 어느 정도입니까?
  • 특정 특성은 어떻게, 언제,[9] 왜 진화합니까?
  • 지역 집회의 [10]원동력은 어떤 과정입니까?
  • 틈새들은 [11]계통발생을 통해 보존되나요?
  • 기후 변화에 대한 취약성과 분류 체계 [12]사이에 어떤 관계가 있는가?

기술

계통발생신호의 정량화는 진화적 관련성의 측면에서 생물다양성 연구에 사용되는 다양한 방법을 사용하여 이루어질 수 있다.계통발생학적 신호를 측정하는 도움을 통해 연구된 특성들이 [4]종들 간의 계통발생적 관계와 어떻게 관련이 있는지를 정확히 결정할 수 있다.

계통 발생 신호를 정량화하는 초기 방법 중 일부는 다양한 통계적 방법(예: 계통 발생 자기 상관 계수, 계통 발생 상관도 및 자기 회귀 모델)의 사용에 기초했다.전술한 방법의 도움을 받아 계통발생학 [13]전반에 걸쳐 연구된 특성에 대한 계통발생적 자기상관 값을 정량화할 수 있다.계통발생학적 신호를 연구하는데 일반적으로 사용되는 또 다른 방법은 브라운 운동([7][14]BM) 원리에 기초한 특성 진화의 이른바 브라운 확산 모델이다.브라운식 확산 모델을 사용하면 값을 연구할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 계통 [1]간 측정값을 비교할 수 있다.연속특성의 계통발생신호는 K-statistic을 [3][15]이용하여 정량 및 측정할 수 있다.이 기법에서는 0부터 무한대까지의 값이 사용되며, 값이 클수록 계통 발생 [15]신호의 레벨이 높아집니다.

아래 표는 계통 발생 [1]신호 분석에 사용되는 가장 일반적인 지표와 관련 테스트를 보여줍니다.

계통발생신호[1][9] 분석
통계 유형 접근 모델을 기준으로? 통계 프레임워크/적용 테스트 데이터. 언급
아부헤이프의 C 평균 자기 상관 X 치환 계속되는 [16]
블롬버그의 K 진화론 ✓ 치환 계속되는 [2]
D통계량 진화론 ✓ 치환 범주형 [17]
모란스 I 자기 상관 X 치환 계속되는 [18]
파겔스 λ 진화론 ✓ 최대우도 계속되는 [19]
통계 정보 진화론 ✓ 베이지안 범주형 [9]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f Münkemüller, Tamara; Lavergne, Sébastien; Bzeznik, Bruno; Dray, Stéphane; Jombart, Thibaut; Schiffers, Katja; Thuiller, Wilfried (2012-04-10). "How to measure and test phylogenetic signal". Methods in Ecology and Evolution. 3 (4): 743–756. doi:10.1111/j.2041-210x.2012.00196.x. ISSN 2041-210X.
  2. ^ a b c Blomberg, Simon P.; Garland, Theodore; Ives, Anthony R. (2003). "Testing for Phylogenetic Signal in Comparative Data: Behavioral Traits Are More Labile". Evolution. 57 (4): 717–745. doi:10.1111/j.0014-3820.2003.tb00285.x. ISSN 0014-3820. JSTOR 3094610. PMID 12778543. S2CID 221735844.
  3. ^ a b c d Revell, Liam J.; Harmon, Luke J.; Collar, David C. (2008-08-01). "Phylogenetic Signal, Evolutionary Process, and Rate". Systematic Biology. 57 (4): 591–601. doi:10.1080/10635150802302427. ISSN 1076-836X. PMID 18709597. S2CID 2232680.
  4. ^ a b c d e Kamilar, Jason M.; Cooper, Natalie (2013-05-19). "Phylogenetic signal in primate behaviour, ecology and life history". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 368 (1618). doi:10.1098/rstb.2012.0341. ISSN 0962-8436. PMC 3638444. PMID 23569289.
  5. ^ Pavoine, Sandrine; Ricotta, Carlo (2012-11-06). "Testing for Phylogenetic Signal in Biological Traits: The Ubiquity of Cross-Product Statistics". Evolution. 67 (3): 828–840. doi:10.1111/j.1558-5646.2012.01823.x. ISSN 0014-3820. PMID 23461331.
  6. ^ Easson, Cole G.; Thacker, Robert W. (2014). "Phylogenetic signal in the community structure of host-specific microbiomes of tropical marine sponges". Frontiers in Microbiology. 5: 532. doi:10.3389/fmicb.2014.00532. ISSN 1664-302X. PMC 4201110. PMID 25368606.
  7. ^ a b Vrancken, Bram; Lemey, Philippe; Rambaut, Andrew; Bedford, Trevor; Longdon, Ben; Günthard, Huldrych F.; Suchard, Marc A. (2014-11-13). "Simultaneously estimating evolutionary history and repeated traits phylogenetic signal: applications to viral and host phenotypic evolution". Methods in Ecology and Evolution. 6 (1): 67–82. doi:10.1111/2041-210x.12293. ISSN 2041-210X. PMC 4358766. PMID 25780554.
  8. ^ Felsenstein, Joseph (1985). "Phylogenies and the Comparative Method". The American Naturalist. 125 (1): 1–15. doi:10.1086/284325. ISSN 0003-0147. JSTOR 2461605. S2CID 9731499.
  9. ^ a b c Borges, Rui; Machado, João Paulo; Gomes, Cidália; Rocha, Ana Paula; Antunes, Agostinho (2019-06-01). "Measuring phylogenetic signal between categorical traits and phylogenies". Bioinformatics. 35 (11): 1862–1869. doi:10.1093/bioinformatics/bty800. ISSN 1367-4803. PMID 30358816.
  10. ^ Webb, Campbell O.; Ackerly, David D.; McPeek, Mark A.; Donoghue, Michael J. (2002). "Phylogenies and Community Ecology". Annual Review of Ecology and Systematics. 33: 475–505. doi:10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150448. ISSN 0066-4162. JSTOR 3069271.
  11. ^ "Phylogenetic niche conservatism, phylogenetic signal and the relationship between phylogenetic relatedness and ecological similarity among species Request PDF". ResearchGate. Retrieved 2021-08-30.
  12. ^ Thuiller, Wilfried; Lavergne, Sébastien; Roquet, Cristina; Boulangeat, Isabelle; Lafourcade, Bruno; Araujo, Miguel B. (2011). "Consequences of climate change on the tree of life in Europe". Nature. 470 (7335): 531–534. Bibcode:2011Natur.470..531T. doi:10.1038/nature09705. ISSN 1476-4687. PMID 21326204. S2CID 4406120.
  13. ^ Diniz-Filho, José Alexandre F.; Santos, Thiago; Rangel, Thiago Fernando; Bini, Luis Mauricio (2012). "A comparison of metrics for estimating phylogenetic signal under alternative evolutionary models". Genetics and Molecular Biology. 35 (3): 673–679. doi:10.1590/S1415-47572012005000053. ISSN 1415-4757. PMC 3459419. PMID 23055808.
  14. ^ Li, Danfeng; Du, Yanjun; Xu, Wubing; Peng, Danxiao; Primack, Richard; Chen, Guoke; Mao, Ling Feng; Ma, Keping (2021-06-01). "Phylogenetic conservatism of fruit development time in Chinese angiosperms and the phylogenetic and climatic correlates". Global Ecology and Conservation. 27: e01543. doi:10.1016/j.gecco.2021.e01543. ISSN 2351-9894.
  15. ^ a b Ackerly, David (2009-11-17). "Conservatism and diversification of plant functional traits: Evolutionary rates versus phylogenetic signal". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (Supplement 2): 19699–19706. doi:10.1073/pnas.0901635106. PMC 2780941. PMID 19843698.
  16. ^ Abouheif, E. (1999). "A method for testing the assumption of phylogenetic independence in comparative data". S2CID 14934629. Retrieved 2021-08-31. {{cite journal}}:Cite 저널 요구 사항 journal=(도움말)
  17. ^ FRITZ, SUSANNE A.; PURVIS, ANDY (2010). "Selectivity in Mammalian Extinction Risk and Threat Types: a New Measure of Phylogenetic Signal Strength in Binary Traits". Conservation Biology. 24 (4): 1042–1051. doi:10.1111/j.1523-1739.2010.01455.x. ISSN 0888-8892. JSTOR 40864204. PMID 20184650. S2CID 29107177.
  18. ^ Moran, P. A. P. (1950). "Notes on Continuous Stochastic Phenomena". Biometrika. 37 (1/2): 17–23. doi:10.2307/2332142. ISSN 0006-3444. JSTOR 2332142. PMID 15420245.
  19. ^ Pagel, Mark (1999). "Inferring the historical patterns of biological evolution". Nature. 401 (6756): 877–884. Bibcode:1999Natur.401..877P. doi:10.1038/44766. ISSN 0028-0836. PMID 10553904. S2CID 205034365.