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A phylogenetic approach to delimitate species in a probabilistic way
Systematic Biology ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-26 , DOI: 10.1093/sysbio/syaf004
Xia Hua, Craig Moritz
Systematic Biology ( IF 6.1 ) Pub Date : 2025-01-26 , DOI: 10.1093/sysbio/syaf004
Xia Hua, Craig Moritz
Different species concepts and their associated criteria have been used to delimit species boundaries, such as the absence of gene flow for the biological species concept and the presence of morphological distinction for the morphological species concept. The need for different delimitation criteria largely reflects the fact that species are generated under various speciation mechanisms. A key question is how to make species delimitation consistent in a species group, especially when we want to delimit the species boundaries over many newly discovered evolutionary lineages and add these new lineages into a comparative analysis. Instead of forcing a single definition of ‘species’, we can acknowledge different delimitation criteria by modelling how fast lineages in a species group evolve to meet these criteria along a phylogenetic tree. This study presents such a new model and a new delimitation approach that calculates the probability of each possible species identity of a lineage. We use simulations to show that our likelihood function gives accurate estimates of parameters in the model and our approach have high power to correctly identify species identities. We apply the approach to lineages in two real species groups that already have genomic and morphological evidence for their species identities. Our approach gives consistent inference of species identities with these existing pieces of evidence. We also demonstrate how to use our model to test a popular hypothesis about speciation process across all lineages in a species group and discuss further extension of the model to study speciation.
中文翻译:
一种以概率方式界定物种的系统发育方法
不同的物种概念及其相关标准已被用于划定物种边界,例如生物物种概念没有基因流,而形态物种概念存在形态学差异。需要不同的划界标准在很大程度上反映了物种是在各种物种形成机制下产生的事实。一个关键问题是如何使物种界定在一个物种群中保持一致,特别是当我们想划定许多新发现的进化谱系的物种边界并将这些新谱系添加到比较分析中时。我们可以通过模拟物种组中的谱系沿着系统发育树进化以满足这些标准的速度,而不是强加对“物种”的单一定义。本研究提出了这样一种新模型和一种新的划界方法,用于计算谱系中每个可能的物种身份的概率。我们使用模拟来证明我们的似然函数给出了模型中参数的准确估计,并且我们的方法具有正确识别物种身份的高功率。我们将该方法应用于两个真实物种组中的谱系,这些物种组已经具有物种身份的基因组和形态学证据。我们的方法根据这些现有证据对物种身份进行了一致的推断。我们还演示了如何使用我们的模型来检验物种组中所有谱系的物种形成过程的流行假设,并讨论进一步扩展模型以研究物种形成。
更新日期:2025-01-26
中文翻译:
一种以概率方式界定物种的系统发育方法
不同的物种概念及其相关标准已被用于划定物种边界,例如生物物种概念没有基因流,而形态物种概念存在形态学差异。需要不同的划界标准在很大程度上反映了物种是在各种物种形成机制下产生的事实。一个关键问题是如何使物种界定在一个物种群中保持一致,特别是当我们想划定许多新发现的进化谱系的物种边界并将这些新谱系添加到比较分析中时。我们可以通过模拟物种组中的谱系沿着系统发育树进化以满足这些标准的速度,而不是强加对“物种”的单一定义。本研究提出了这样一种新模型和一种新的划界方法,用于计算谱系中每个可能的物种身份的概率。我们使用模拟来证明我们的似然函数给出了模型中参数的准确估计,并且我们的方法具有正确识别物种身份的高功率。我们将该方法应用于两个真实物种组中的谱系,这些物种组已经具有物种身份的基因组和形态学证据。我们的方法根据这些现有证据对物种身份进行了一致的推断。我们还演示了如何使用我们的模型来检验物种组中所有谱系的物种形成过程的流行假设,并讨论进一步扩展模型以研究物种形成。