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        朱朝東研究組關于物種進化歷史分歧時間估算方法的研究取得重要進展

          物種分歧時間估算一直是生命之樹(Tree of Life)進化歷史研究中具挑戰性的熱點工作。分析過程通常涉及:核苷酸序列數據的系統發育分析 ;在重建的系統發育樹的基礎上,基于化石信息校準內部節點時點區間。在現有的絕大多數利用基因或基因組數據開展的工作中,來自化石或生物地質事件的外在時間校準信息多由研究者直接賦予某具體的進化樹內部節點,存在一定的主觀性。同時,校準信息的具體時間統計分布往往不容易確定,但又對分析結果具有重要影響。另一種方法是貝葉斯整合定年,對現生類群的分子數據和 現生和化石類群形態學數據聯合分析。該思路誘人的部分原因來源于化石的生滅過程,該過程為系統發育樹拓撲和節點時間先驗提供了譜系多樣化的模型。旨在克服校準信息等諸多弊端的tip-dating方法,則將化石樣品和現生物種同時作為進化樹枝端信息進行分析。 

          Ronquist Fredrik2012年正式提出以來,貝葉斯整合推斷分歧時間方法得到了學界的高度關注,已經被應用到鳥類、魚類、哺乳動物和植物等的進化歷史研究中。然而,整合證據定年面臨許多相當大的挑戰,特別是化石取樣和形態特征進化模型相關的挑戰;其具體分析功效也受到一些質疑,如容易推算更加古老的歷史時間。因此,朱朝東研究組成員在已有生命之樹工作基礎上,加強與國內外同行合作,模擬基因和形態特征數據對tip-dating展開了系統評估。 

          研究發現:相比進化速率和形態特征數據大小等因素,化石發生概率對進化樹拓撲結構和歷史時間估算的影響更為顯著,其決定了tip-dating分析中化石的數目和化石所能提供時間信息的最大值;tip-dating可以很好地重構現生物種的進化拓撲結構,但是化石樣品的進化位置在結果中呈現出很多不確定性;該方法可以比較準確地估算重要歷史時間點如樹根時間點(root age)和現生物種祖先時間點(crown age),并且其精確性隨化石發生概率增加而增加。與核心分析結果相比,排除形態特征導致節點時間略微過高,而排除核苷酸序列對樹形拓撲的推斷具有負面影響??偟膩碚f,該結果提供了整合證據定年表現的詳細視圖,這將有助于進一步發展該方法,并應用于進化生物學中關鍵問題的研究工作中。 

          這一研究結果以“A simulation-based evaluation of tip-dating under the fossilized birth-death process”為題于2019528日被Systematic Biology雜志在線發表。因其對相關領域的重要性,即揭示了tip-dating用于物種進化歷史研究的功效和其后續可能的發展方向,在評審過程中獲得了編輯和三位審稿人的一致高度評價。Systematic Biology雜志是國際進化生物學領域頂級期刊。朱朝東研究組羅阿蓉博士作為第一作者主要實施并完成了該研究工作。該研究得到了中國科學院先導專項、中國科學院青年創新促進會和國家自然科學基金等的持續資助。(論文鏈接

        圖示數據模擬與分析流程

         

         

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