Терминология филогенетических деревьев и их укоренение

Чтение филогенетического дерева требует свободного владения его частями — узлами, ветвями, концами и кладами, а также понимания того, как укоренение придает дереву временное направление.

Definition

Филогенетическое дерево — это разветвленная диаграмма, представляющая предполагаемые эволюционные взаимосвязи; укоренение — это размещение основания дерева, которое устанавливает направление происхождения от предков к потомкам.

Scope

Эта тема охватывает анатомию филогенетических деревьев (терминальные и внутренние узлы, ветви, корень, ингруппа и сестринские группы), различие между укорененными и неукорененными деревьями, методы укоренения, такие как укоренение по внешней группе и по средней точке, а также интерпретацию топологии в сравнении с длиной ветви.

Core questions

• Каковы структурные компоненты филогенетического дерева?
• Чем укорененное дерево отличается от неукорененного?
• Какие методы используются для укоренения дерева и какие предположения они делают?
• Какая информация передается топологией, а какая — длиной ветви?

Key theories

Укоренение устанавливает полярность

Большинство методов построения деревьев дают неукорененные сети; размещение корня, обычно через внешнюю группу, ориентирует дерево во времени и преобразует парные отношения в утверждения о предках-потомках.

Топология против длины ветви

Порядок ветвления (топология) кодирует взаимосвязи, в то время как длины ветвей могут кодировать количество изменений или прошедшее время в зависимости от метода, и эти два аспекта не должны смешиваться при чтении дерева.

Clinical relevance

Правильное чтение и укоренение деревьев имеет существенное значение при интерпретации деревьев передачи патогенов, датировании вспышек и идентификации ближайших родственников организмов, представляющих медицинский или сельскохозяйственный интерес.

History

По мере развития вычислительной филогенетики возникла необходимость в точном и общепринятом словаре для частей дерева и четкой трактовке укоренения; укоренение по внешней группе, формализованное в рамках кладистического подхода, остается стандартным методом ориентации деревьев.

Debates

Выбор метода укоренения

Укоренение по внешней группе зависит от выбора подходящей, не слишком отдаленной внешней группы, в то время как укоренение по средней точке и по молекулярным часам делают предположения о постоянстве скорости; лучший выбор зависит от данных и иногда оспаривается.

Key figures

• Willi Hennig
• Joseph Felsenstein

Seminal works

• hennig1966
• wiley2011
• felsenstein2004

Frequently asked questions

Почему многие филогенетические методы дают неукорененные деревья?

Стандартные методы расстояний и максимального правдоподобия оценивают взаимосвязи симметрично и сами по себе не могут определить, какая линия является самой старой, поэтому для укоренения дерева необходим внешний критерий, такой как внешняя группа.

Всегда ли более длинные ветви означают больше времени?

Не обязательно; длина ветви может представлять количество изменений признаков, а не прошедшее время, если только дерево не построено с использованием модели молекулярных часов или калиброванной по времени модели.