Celem było zastosowanie nowej modyfikacji porównawczej techniki cytogenetycznej obejmującej cały genom techniki cytogenetycznej (porównawcza hybrydyzacja genomowa, porównawcza hybrydyzacja genomowa porównawcza hybrydyzacja genomowa (CGH)) do badania gatunków należących do myrmekofagicznych (mrówkożernych/termitożernych) ssaków (Pholidota, Tubulidentata, Carnivora i Xenarthra), jako model dla innych zastosowań w systematyce ssaków i biologii ochrony systematyce ssaków i biologii konserwatorskiej. W tym badaniu CGH zastosowano do wysokiej jakości rozprzestrzeniania się metafazy pangolina (Pholidota), przy użyciu sond leniwca i psów (odpowiednio Xenarthra i Carnivora) genomowego DNA znakowanego różnymi fluoroforami. różnymi fluoroforami, ułatwiając w ten sposób analizę widzialnego spektrum kolorów widma na kariotypach pangolin. Nasze wyniki wskazują, że pangoliny są bliższe do mięsożerców niż do xenarthrans, co potwierdziło obecny konsensus, że że myrmekofagia w tych liniach ssaków była bardziej prawdopodobna z powodu homoplazji (ewolucja zbieżna) niż bycie cechą przodków. Ponieważ zmodyfikowana technika CGH jest ogólnogenomowa, ma rozdzielczość na poziomie chromosomów i nie wymaga sekwencjonowania całego genomu. sekwencjonowania pełnego genomu, ma ona znaczny potencjał w systematyce i innych dziedzinach. innych dziedzinach. --- Odróżnienie sygnału filogenetycznego od homoplazji (wspólnych podobieństw między taksonów, które nie wynikają ze wspólnego przodka) jest domyślnym celem każdego badania filogenetycznego. Duże ilości homoplazji mogą zakłócać dokładne wnioskowanie o drzewie. i oczekuje się, że powszechne miary wsparcia kladów, w tym proporcje bootstrapowe i bayesowskie prawdopodobieństwa następcze, powinny być również w pewnym stopniu wpływać homoplazja. Poprzez symulację danych i analizę 38 empirycznych zestawów danych, pokazujemy, że duże ilości homoplazji wpłyną na wszystkie miary wsparcia kladów w sposób zależny od wielkości kladu. Więcej dokładniej, najmniejsze dwuczęściowe taksony w topologii drzewa nieukorzenionego będą otrzymają wyższe wsparcie w stosunku do kladów o pośrednich rozmiarach, nawet jeśli wszystkie klady są wspierane przez taką samą ilość danych. Ustaliliśmy, że ostatecznymi przyczyny tego efektu to włączenie losowych drzew (z powodu homoplazji) podczas ponownego próbkowania bootstrapowego i wyszukiwania topologii za pomocą łańcucha Markowa Monte Carlo (MCMC) oraz wyższa względna proporcja bipartycji małych taksonów (tj, 2 lub 3 taksony) do bipartii o większych rozmiarach. Jednak zastosowanie wyraźnych metod opartych na modelach, zwłaszcza metod Bayesa MCMC, skutecznie przezwycięża ten efekt wielkości kladu, nawet gdy obecne są bardzo małe ilości sygnału filogenetycznego. filogenetycznego. Opracowaliśmy statystykę post hoc, wskaźnik rozbieżności kladów (CDI), aby zmierzyć zarówno względną wielkość efektu wielkości kladu, jak i jego istotność statystyczną. istotność statystyczną. W analizach zarówno danych symulowanych, jak i empirycznych, wartości CDI wskazują, że Bayesowskie analizy MCMC są znacznie bardziej prawdopodobne do oszacowania wartości wsparcia kladów, które są nieskorelowane z rozmiarem kladu, niż w przypadku maksymalnej parsymonia i analizy bootstrapowe o maksymalnej wiarygodności, a tym samym mniej dotknięte przez homoplazja. Wyniki te mogą być szczególnie istotne dla "głębokich" problemów filogenetycznych. filogenetycznych, takich jak rekonstrukcja drzewa życia, ponieważ reprezentują one największe możliwe ekstrema czasu i tempa ewolucji, 2 czynniki, które powodują homoplazję. --- Od czasu odkrycia na początku XXI wieku, oporny na metycylinę Staphylococcus aureus (MRSA) kompleks klonalny 398 (CC398) stał się szybko pojawiającą się przyczyną zakażeń u ludzi, najczęściej związanych z narażeniem zwierząt gospodarskich. Zastosowaliśmy typowanie sekwencji całego genomu w celu scharakteryzowania zróżnicowanej kolekcji izolatów CC398 (n = 89), w tym MRSA i wrażliwego na metycylinę S. aureus (MSSA) od zwierząt i ludzi z 19 krajów i czterech kontynentów. Zidentyfikowaliśmy 4 238 polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP) wśród 89 genomów rdzeniowych. Minimalna homoplazja (wskaźnik spójności = 0,9591) została wykryta wśród parsymonicznych informacji SNP, co pozwoliło na wygenerowanie bardzo dokładnej rekonstrukcji filogenetycznej klonów rekonstrukcję linii klonalnej CC398. Analizy filogenetyczne ujawniły, że MSSA pochodzące od ludzi tworzyły najbardziej ancestralne klady. Najbardziej pochodne linie składały się głównie z MRSA związanych ze zwierzętami gospodarskimi, posiadających trzy różne typy elementu mec kasety chromosomu gronkowcowego (SCCmec) (IV, V, i VII-podobne), w tym dziewięć podtypów. Izolaty związane z ludźmi z kladów z podstawowych kladów przenosiły fagi kodujące ludzkie wrodzone modulatory odporności, których w dużej mierze brakowało wśród izolatów związanych ze zwierzętami. Nasze wyniki zdecydowanie sugerują, że MRSA CC398 związany z żywymi zwierzętami pochodzi od ludzi jako MSSA. Linia Wydaje się, że linia przeszła szybką radiację w połączeniu z przeskokiem od ludzi do zwierząt gospodarskich, gdzie następnie nabył oporność na tetracyklinę i metycylinę. oporność na tetracyklinę i metycylinę. Konieczne są dalsze analizy w celu oszacowania liczby niezależnych zdarzeń genetycznych prowadzących do podlinii opornych na metycylinę, ale różnorodność podtypów SCCmec sugeruje silną i zróżnicowaną selekcję przeciwdrobnoustrojową związaną z selekcji przeciwdrobnoustrojowej związanej z produkcją zwierząt spożywczych. WAŻNOŚĆ: Nowoczesna produkcja zwierząt spożywczych charakteryzuje się dużym zagęszczeniem zwierząt i rutynowym stosowaniem antybiotyków. zagęszczeniem zwierząt i rutynowym stosowaniem antybiotyków, co może ułatwiać pojawienie się nowych, opornych na antybiotyki patogenów odzwierzęcych. Nasze wyniki silnie wspierają ideę, że MRSA CC398 związany ze zwierzętami gospodarskimi powstał jako MSSA u ludzi. Przeskokowi CC398 z ludzi na zwierzęta gospodarskie towarzyszyła utrata utrata przenoszonych przez fagi ludzkich genów wirulencji, co prawdopodobnie osłabiło jego potencjał zoonotyczny, ale towarzyszyło mu również nabycie tetracykliny i oporności na metycylinę. Nasze odkrycia stanowią przykład dwukierunkowej wymiany zoonotycznej i podkreślają potencjalne zagrożenia dla zdrowia publicznego związane z powszechnym antybiotyków w produkcji zwierząt spożywczych. --- Tempo substytucji regionów genomowych jest jedną z najbardziej dyskutowanych cech wewnętrznych cech, które wpływają na informatywność filogenetyczną. Jednak ta zmienna jest jest również połączona ze wskaźnikami substytucji niesynonimicznych, które podkreślają charakter i stopień selekcji wybranych genów. Aby empirycznie odnieść się do te zmienne, skonstruowaliśmy cztery całkowicie pokrywające się zestawy danych plastydów matK, atpB, rbcL i mitochondrialnych genów matR i wykorzystaliśmy linię rosid (okrytozalążkowe) jako platformę roboczą. Geny różnią się kombinacjami ogólnych szybkości substytucji nukleotydów i aminokwasów. Odporność drzewa, homoplazja, dokładność w przeciwieństwie do drzewa referencyjnego i informatywność filogenetyczna są oceniane. Szybko ewoluujący/nieograniczony matK wypadł najlepiej, podczas gdy pozostałe geny różniły się stopniem wkładu w filogenetykę rosidów w ciągu 108 milionów lat historii ewolucyjnej linii. Dokładność filogenetyczna była niska z wolno ewoluującym/nieograniczonym matR pomimo najmniejszej ilości homoplazji. Pozycje trzeciego kodonu wniosły największą ilość parsymonii informatywnych miejsc, rozdzielczości i informatywności, ale wielkość różniła się w zależności od trybem ewolucji genu. Odkrycia te wyraźnie kontrastują z poglądami, że szybko ewoluujące regiony i pozycja 3. kodonu mają nieunikniony negatywny wpływ na rekonstrukcję filogenetyczną. negatywny wpływ na rekonstrukcję filogenetyczną na głębokim poziomie historycznym z powodu akumulacji wielokrotnych trafień i późniejszego wzrostu homoplazji i nasycenia. Rozluźnione ograniczenie ewolucyjne w szybko ewoluujących genach rozkłada substytucje w pozycjach kodonów, tryb ewolucyjny, który powinien zmniejszyć częstotliwość wielokrotnych trafień. Odkrycia te powinny zostać przetestowane na głębszych historiach ewolucyjnych. --- Cechy żucia wczesnych hominidów są powszechnie uważane za bardziej podatne na homoplazję niż cechy z innych regionów czaszki wczesnych hominidów, a zatem a zatem mniej wiarygodne dla rekonstrukcji filogenetycznej. Ta hipoteza ma ważne implikacje dla obecnych rekonstrukcji filogenezy wczesnych hominidów, ale nigdy nie została przetestowana. W tym artykule oceniamy prawdopodobną prawdziwość hipotezy przy użyciu danych kraniometrycznych z istniejących grup naczelnych, dla których dla których dostępne są wiarygodne filogenezy molekularne. Zestawy danych reprezentujące istniejące rodzaje hominidów o dużych ciałach i istniejące rodzaje papionin były skompilowane ze standardowych pomiarów. Dane zostały dostosowane w celu zminimalizowania aby zminimalizować zakłócający wpływ wielkości ciała, a następnie przekonwertowane na dyskretne stany charakteru stany za pomocą kodowania dywergencji. Każdy zestaw danych został podzielony na cztery regionalne regionalne: (1) podniebienie i górne uzębienie, (2) żuchwa i dolne uzębienie, (3) twarz i uzębienie. (3) twarz i (4) sklepienie i podstawa czaszki. Następnie regionalne regionalne zostały przeanalizowane przy użyciu metod kladystycznych, a wynikające z nich hipotezy filogenetyczne hipotezy filogenetyczne oceniane na podstawie konsensusu filogenez molekularnych dla hominoidów i papioninów. Analizy wykazały, że regiony zdominowane przez cechy żucia - podniebienie i górne uzębienie oraz żuchwę i dolne uzębienie - są nie mniej wiarygodne niż żuchwa i dolne uzębienie - są nie mniej wiarygodne dla rekonstrukcji filogenetycznej niż inne regiony czaszki. inne regiony czaszki. Cztery regiony były w równym stopniu dotknięte homoplazją i dlatego były równie niewiarygodne dla rekonstrukcji filogenetycznej. To odkrycie podważa niedawną sugestię, że Paranthropus jest polifiletyczny, która opiera się na założeniu, że postacie żucia są szczególnie szczególnie podatne na homoplazję. Nasze odkrycie sugeruje również, że w przeciwieństwie do obecnej praktyka, nie ma a priori powodu, aby odrzucać filogenetyczne znaczenie podobieństw żucia między Homo rudolfensis a australopitekami. australopitekami. Konsekwencją tego jest to, że H. rudolfensis prawdopodobnie nie jest członkiem kladu Homo i dlatego powinien zostać przypisany do innego rodzaju. --- Różnorodność gatunkowa gromady Rotifera została w dużej mierze zbadana na podstawie na podstawie cech morfologicznych. Jednak relacje kladystyczne w obrębie tej są słabo określone ze względu na rozległą homoplazję cech morfologicznych, znaczną plastyczność fenotypową i ubogi zapis kopalny. Podjęliśmy się tego badanie w celu ustalenia, czy filogeneza oparta na częściowym 18S rDNA, która obejmowała helisę helisę E23 sekwencji 18S rDNA, była zgodna z ustalonymi taksonomicznymi relacjami taksonomicznymi w obrębie rzędu Ploimida (klasa: Monogononta). Oszacowaliśmy również poziom polimorfizmu w obrębie klonów i populacji "gatunków" Ploimida. Wreszcie, uwzględniliśmy Cycliophora Symbion pandora jako grupę zewnętrzną i region zmiennej helisy zmienny region helisy E23, aby zbadać wpływ ich sygnału na ewolucyjne wśród Acanthocephala, Bdelloidea i Ploimida. Rekonstrukcję filogenetyczną przeprowadzono przy użyciu metod maksymalnej parsymonii, łączenia sąsiadów i maksymalnej i metody maksymalnego prawdopodobieństwa. Stwierdziliśmy, że 1) morfologicznie podobne gatunki" Ploimida wykazują bardzo różne sekwencje 18S E23 rDNA; 2) włączenie helisy E23 18S rDNA i analiza jego struktury drugorzędowej skutkuje lepszym rozdzielczości relacji na poziomie rodziny w obrębie Ploimida; 3) wpływ Symbion pandora jako grupy obcej z włączeniem helisy E23 na relacje między relacje między Rotifera i Acanthocephala; i 4) częściowe niezgodność i zróżnicowany wskaźnik substytucji między regionem konserwowanym a regionem helisy a regionem helisy E23 genu 18S rDNA w zależności od badanej grupy taksonomicznej. --- Metody molekularne zostały po raz pierwszy wykorzystane do określenia filogenezy rodzin, rodzajów i gatunków w obrębie Pennatulacea (pióra morskie). Wariacje w ND2 i mtMutS mitochondrialnych genach kodujących białka okazały się wystarczające do ustalenia relacji filogenetycznych między rodzinami Pennatulacea. Gen mtMutS jest bardziej zmienny niż zmienny niż ND2 i różnicuje wszystkie rodzaje i wiele gatunków pennatulacean. Filogeneza molekularna oparta na analizie bayesowskiej ujawnia, że podrząd Sessiliflorae jest parafiletyczny, a Subselliflorae jest polifiletyczny. Wiele rodzin pennatulaceans nie reprezentuje monofiletycznych grup, w tym Umbellulidae, Pteroeididae i Kophobelemnidae. Wysoka częstotliwość homoplazji morfologicznej u pennatulaceans doprowadziła do wielu błędnych interpretacji w systematyce tej grupy. grupy. Tradycyjny schemat klasyfikacji pennatulaceans wymaga rewizji. --- Mięczaki są zróżnicowaną i ekologicznie kluczową grupą drobnych skorupiaków, które są stosunkowo zaniedbane pod względem badań nad organizacją układu nerwowego. Niedawno morfologiczne cechy neuronalne pomogły wyjaśnić ewolucyjne relacje relacje ewolucyjne w obrębie Arthropoda, szczególnie wśród Tetraconata (tj, skorupiaków i sześcionogów) i wskazują, że widłonogi zajmują ważną pozycję filogenetyczną odnoszącą się zarówno do ważną pozycję filogenetyczną związaną zarówno z Malacostraca, jak i Hexapoda. Takson ten zapewnia zatem możliwość oceny tych cech neuronalnych wspólnych dla tych dwóch kladów, które mogą być wynikiem wspólnego pochodzenia (homologia) lub konwergencji (homoplazji). Tutaj przedstawiamy anatomiczną charakterystykę mózgu i centralnego układu nerwowego mózgu i centralnego układu nerwowego dobrze zbadanych widłonogów harpacticoid gatunku Tigriopus californicus. Pokazujemy, że gatunek ten jest wyposażony w złożony mózg posiadający centralny kompleks składający się z mostu protocerebralnego i ciała centralnego. ciało centralne. Deutocerebral glomeruli są zaopatrywane przez nerwy antennularne i boczny protocerebralny neuropil węchowy odpowiada malacostracanowi ciało hemiellipsoidalne. Kłębuszki zawierają specjalizacje synaptyczne porównywalne do presynaptycznych "prętów T" typowych dla owadów dwuskrzydłych, w tym Drosophila melanogaster. Immunoreaktywność podobna do serotoniny przenika mózg i brzuszny układ nerwowy. układ nerwowy, z charakterystycznymi rozkładami deutocerebralnymi. Obecne obserwacje sugerują, że zestaw cech morfologicznych typowych dla mózgu Tigriopus odzwierciedlają organizację wzorca podłoża przodków Tetraconata, który posiadał rozbudowany i zróżnicowany strukturalnie układ nerwowy. układ nerwowy. --- Rekonstrukcje filogenetyczne są często nękane trudnościami w rozróżnianiu sygnału filogenetycznego (ze względu na wspólne pochodzenie) od szumu filogenetycznego lub homoplazji (wynikającej ze zbieżności lub odwrócenia stanów charakterystycznych). Używamy nowej hipotezę interpretacyjną, zwaną hemiplasy, aby pokazać, w jaki sposób losowe sortowanie linii może wyjaśniać konkretne przypadki pozornej "niezgodności filogenetycznej" między różnych cech chromosomalnych lub między cechami kariotypowymi a prawdopodobnymi filogenezami gatunków. filogenezą gatunków. Zakładamy, że hemiplazja jest generalnie mniej prawdopodobna dla niedominujących polimorfizmów chromosomalnych (tj. tych z heterozygotyczną niekorzystne) niż w przypadku polimorfizmów neutralnych lub szczególnie w przypadku naddominujących rearanżacji (które powinny mieć tendencję do dłuższego życia), i ilustrujemy to ilustrując tę koncepcję przykładami chiropteranów i afroteranów. Stany chromosomalne są szczególnie potężne w rekonstrukcjach filogenetycznych, ponieważ oferują silne sygnatury wspólnego pochodzenia, ale ich ewolucyjne interpretacje pozostają w pełni podporządkowane zasadom kladystyki i potencjalnym komplikacjom hemiplazji. komplikacjom hemiplasy. --- W tym badaniu przeanalizowaliśmy dynamikę ewolucyjną i filogenetyczne implikacje implikacje rearanżacji kolejności genów w pięciu nowo zsekwencjonowanych genomach mitochondrialnych (mt) i czterech opublikowanych genomach mt skorupiaków izopodowych. Sekwencja jest prawie kompletna dla czterech z pięciu nowo zsekwencjonowanych gatunków, z brakuje tylko regionu kontrolnego i niektórych genów tRNA, podczas gdy u Janira maculosa udało się określić tylko dwie trzecie genomu. Kolejność genów mitochondrialnych u wydaje się być bardziej plastyczna niż w innych liniach skorupiaków, co sprawia, że że wszystkie dziewięć znanych porządków genów mitochondrialnych jest różnych. Szczególnie asellota Janira charakteryzuje się charakteryzuje się wieloma autapomorfiami. Następujący wywnioskowany przodkowy porządek genów mt istnieje nieznacznie zmodyfikowana u współczesnych izopodów: nad1, tnrL1, rrnS, region kontrolny, trnS1, cob, trnT, nad5, trnF. Rozważamy wywnioskowane zdarzenia prowadzące do rearanżacji genów jako cenne znaki w analizach filogenetycznych. analizach filogenetycznych. W tym pierwszym badaniu obejmującym główne linie izopodów, zidentyfikowano potencjalne apomorfie, np. wspólną względną pozycję trnR u Valvifera. Zgłosiliśmy również jedno z pierwszych odkryć homoplazji w kolejności genów mitochondrialnych, a mianowicie wspólną względną pozycję trnV w niespokrewnionych liniach liniach izopodów. Oprócz zwiększonego próbkowania taksonów struktura drugorzędowa, modyfikacja tRNA i inwersja GC-skew mogą być potencjalnie owocnymi tematami dla przyszłych badań genomu mt w kontekście filogenetycznym. --- Zrozumienie historii ewolucji gatunków jest podstawą ewolucji molekularnej. ewolucji molekularnej i jest wykonywane przy użyciu kilku metod wnioskowania. Kluczową kwestią jest kwantyfikacja niepewności wnioskowania. Prawdopodobieństwa a posterior w bayesowskim wnioskowaniu filogenetycznym i wartości bootstrapowe w podejściu częstościowym. w podejściach częstościowych mierzą zmienność oszacowań ze względu na próbkowanie miejsc z genów i próbkowania genów z genomów. Nie mierzą one jednak niepewności wynikającej z próbkowania taksonów. Taksony, które doświadczyły molekularnej homoplazja molekularna, niedawna selekcja, bodziec ewolucyjny i tak dalej mogą zakłócić wnioskowanie i powodować nieścisłości w szacowanej filogenezie. Definiujemy wskaźnik wpływu taksonu aby ocenić wpływ każdego taksonu na filogenezę. Stwierdziliśmy że chociaż większość taksonów ma słaby wpływ na filogenezę, niewielki ułamek wpływowych taksonów silnie ją zmienia, nawet w kladach tylko luźno z nimi związanych. z nimi luźno powiązanych. Doszliśmy do wniosku, że taksonom o dużym wpływie należy poświęcić szczególną uwagę a dokładniejsze ich próbkowanie może prowadzić do bardziej wiarygodnych filogenez. ---  analizie filogenetycznej. Opiera się to na założeniu, że przejścia, na mocy na mocy ich większego tempa ewolucji, wykazują stosunkowo więcej homoplazji i są zatem mniej wiarygodnymi cechami filogenetycznymi. Względne ilości homoplastycznych i spójnych zmian przejściowych i konwersyjnych w mitochondrialnych genach kodujących białka w mitochondrialnych genach kodujących białka określono na podstawie rekonstrukcji stanu charakteru na wysoce potwierdzonej filogenezie ssaków. Odkryliśmy, że chociaż homoplazja była związana z tempem ewolucji i była większa w przypadku przejść, bezwzględna liczba spójnych liczba spójnych przejść znacznie przewyższała liczbę spójnych konwersji. W konsekwencji, przejścia dostarczyły znacznie bardziej użytecznych informacji filogenetycznych niż informacji filogenetycznych niż transwersje. Wyniki te sugerują, że obniżanie wagi przejść może być w wielu przypadkach nieuzasadnione. Wniosek ten został poparty faktem, że szereg schematów ważenia przejść i konwersji zastosowane do różnych genów mitochondrialnych i partycji genomowych rzadko zapewniały poprawę szacunków filogenetycznych w stosunku do równego ważenia, a w niektórych przypadkach przypadkach ważenie przejść bardziej niż transwersji było najbardziej skuteczne. --- Podczas analizy filogenetycznej intronu trnK cpDNA Nepenthaceae, okazało się, że okazało się, że druga niefunkcjonalna kopia locus była obecna u większości badanych taksonów. badanych taksonów. Wydarzenie translokacji było starsze niż radiacja wszystkich ostatnich Nepenthaceae, a translokowana pseudogenizowana kopia została zachowana u prawie wszystkich członków rodziny roślin. Używając PCR pojedynczego chloroplastu i PCR, mogliśmy wykluczyć lokalizację plastomu dla drugiej kopii. Chociaż translokacja do jądra jest możliwa, bardziej prawdopodobna wydaje się lokalizacja mitochondrialna. bardziej prawdopodobna na podstawie tych danych. W sumie sekwencja translokowana zawierała co najmniej 3525 par zasad (bp), które były homologiczne z genomem chloroplastowym Spinacia oleracea genomem chloroplastowym. Porównawcza analiza filogenetyczna niefunkcjonalnej kopii ujawniła dużą liczbę homoplazji w porównaniu do topologii z rekonstrukcji filogenetycznej intronu cpDNA trnK rekonstrukcji filogenetycznej intronów. Dlatego ta kopia okazała się niewystarczająca do rekonstrukcji filogenetycznej rodziny. Ponieważ dwa różne paralogi niefunkcjonalnej kopii zostały znalezione u jednego gatunku, jest to wykonalne że różne paralogi były konserwowane w różnych grupach i że sekwencje paralogiczne sekwencje zostały uwzględnione w macierzy danych. Dane te pokazują, że analizy filogenetyczne pseudogenizowanych kopii filogenetycznie istotnych loci powinny być wykonywane z dużą ostrożnością. Ponadto, pseudogeniczne kopie mogą istnieć w prawie każdym członku rodziny roślin i mogą być amplifikowane metodą PCR na poziomie porównywalnym do konkretnej kopii. W takim przypadku włączenie takich kopii kopii może łatwo pozostać niezauważone, prowadząc w ten sposób do błędnych hipotez. --- Badania filogenetyczne na poziomie gatunków wymagają szybko zmieniających się pozycji nukleotydów, aby rozwiązywania relacji między bliskimi krewnymi, ale te miejsca mogą być wysoce homoplastyczne i mogą być nieinformatywne lub nawet mylące w głębszych partiach drzewa. Tutaj opisujemy analizę na poziomie gatunku chrząszczy tygrysich z rodzaju Cicindela (Coleoptera: Cicindelidae) dla 132 taksonów terminalnych i 1897 nukleotydów nukleotydów z trzech regionów mtDNA, obejmujących 75% pokrycia gatunków występujących w Ameryce Północnej. Równomiernie ważona analiza parsymonii wyłoniła cztery główne klady reprezentujące radiacje ograniczone do Ameryki Północnej i Środkowej. Relacje w pobliżu wierzchołków były dobrze wspierane, ale sygnał był sprzeczny w głębszych węzłach. głębszych węzłach. Można wyróżnić dwie główne kategorie (3. pozycja i wszystkie pozostałe) można wyróżnić w analizie prawdopodobieństwa zmienności cech, z których tylko z których tylko szybko zmieniające się znaki 3. pozycji były dotknięte nasyceniem. Jednakże, ich redukcja w ramach różnych kryteriów nie poprawiła topologii drzewa w węzłach topologii drzewa w węzłach podstawowych. Wystąpił słaby konflikt między cechami z 3. i spoza 3. pozycji w drzewie, ale poziomy wsparcia spadały w kierunku korzenia dla wszystkich kategorii, nawet na drzewach w kierunku korzenia dla wszystkich kategorii, nawet na drzewach, które zostały zrekonstruowane z 3. i nie 3. pozycji osobno. i nie-trzeciej pozycji osobno. Analiza statystyczna opartych na parsymonii wzdłuż gałęzi wykazała w dużej mierze jednorodny rozkład zmian wzdłuż osi od korzenia do wierzchołka. Porównanie zmian cech między czterech głównych części drzewa ujawniło odchylenia od rozkładu stochastycznego dla pozycji innych niż 3, ale nie dla pozycji 3. Stąd zmienność funkcjonalnie ograniczonych pozycji innych niż trzecie różni się między kladami i może być zależna od stanów charakteru w innych miejscach, co jest zgodne z modelem kowariancji ewolucji molekularnej. modelu ewolucji molekularnej. Wyniki sugerują, że niektóre właściwości 3. pozycji są mniej problematyczne dla rekonstrukcji filogenetycznej niż inne kategorie. niż inne kategorie, pomimo ich wysokiej całkowitej homoplazji. W gęsto próbkowanych zestawach danych blisko spokrewnionych gatunków, wady schematów ważenia według homoplazji przewyższają korzyści, pokazując trudność w opracowaniu znaczących schematów ważenia, które mają uniwersalne zastosowanie w całym drzewie. drzewie. --- Euroamerykańska linia kompleksu Mycobacterium tuberculosis składa się z 10 podlinii, z których każda jest zdefiniowana przez delecję dużego regionu genomowego (RD, region różnic). różnicy); poprzez spoligotypowanie, które sonduje polimorfizm locus Direct Direct Repeat (DR), szczepy euroamerykańskie są klasyfikowane do 5 linii (T, Haarlem, LAM, S i X) i 34 podlinie, ale relacje między podliniami zdefiniowanymi przez RD i grupami spoligotypów są w dużej mierze niejasne. Przez testowanie globalnej próbki 158 szczepów euroamerykańskich, wzajemnie wykluczających się RD115, RD122, RD174, RD182, RD183, RD193, RD219, RD726 lub RD761. znaleziono w 122 szczepach; delecji RD724, typowej dla szczepów z Afryki Środkowej, nie znaleziono. Afryki, nie została znaleziona. Podlinie zdefiniowane przez RD, testowane pod kątem polimorfizmu katG463/gyrA95 należały do Głównej Grupy Genotypowej (PGG) 2, z wyjątkiem podlinii RD219 należącej do grupy PGG. podlinii RD219 należącej do PGG3; 36 szczepów bez delecji należało do PGG2 lub 3. Na podstawie tych polimorfizmów dokonano filogenetycznej rekonstrukcji linii euroamerykańskiej, która integruje wcześniej zgłoszoną filogenezę, jest zaproponowano. Chociaż stwierdzono, że niektóre delecje są związane z pewnymi liniami liniami spoligotypowymi (tj. delecja RD115 do T i LAM, RD174 do LAM, RD182 do Haarlem, RD219 do T), nasza analiza wskazuje na ogólny brak zgodności między podliniami zdefiniowanymi przez RD i grupami spoligotypów. Ponadto, spośród 42 spoligotypów wykrytych wśród badanych szczepów, szesnaście było wspólnych dla szczepów należących do różnych podlinii RD. Analiza IS6110-RFLP szczepów współdzielących spoligotypy potwierdziła słabe pokrewieństwo genetyczne między szczepami różnych podlinii RD. podlinii RD. Odkrycia te dostarczają dowodów na występowanie wysokiego homoplazji w locus DR prowadzącej do zbieżnej ewolucji do identycznych spoligotypów. spoligotypów. Niezgodność między dużym polimorfizmem sekwencji a polimorfizmem polimorfizmem spoligotypu przemawia przeciwko stosowaniu spoligotypowania do ustalania relacji filogenetycznych w obrębie linii euroamerykańskiej. --- Molekularne procesy ewolucyjne modyfikują DNA w czasie, tworząc zarówno nowo substytucje współdzielone przez pokrewne linie potomne (sygnał filogenetyczny) sygnał filogenetyczny), jak i "fałszywe" podobieństwa, które utrudniają rekonstrukcję filogenetyczną (homoplazja). Jednak niektóre typy regionów DNA, na przykład te zawierające tandemowe zduplikowane powtórzenia, są preferencyjnie poddawane procesom indukującym homoplazję. procesy, takie jak sporadycznie występująca uzgodniona ewolucja i DNA insercja/delecja DNA. Ten dodatkowy poziom homoplazmatycznego "szumu" może sprawić, że regiony DNA z powtórzeniami są mniej wiarygodne w rekonstrukcji filogenetycznej niż te bez powtórzeń. powtórzeń. Większość molekularnych zestawów danych, które rozróżniają afrykańskie hominidy wspiera klad człowiek-szympans; najbardziej godnym uwagi wyjątkiem jest gen inwolukryny. genu inwolukryny. Jednak rozdzielczość filogenetyczna wspierająca klad kladu szympans-goryl opiera się całkowicie na regionach powtórzeń DNA inwolukryny. Jest to problematyczne, ponieważ (1) powtórzenia inwolukryny są trudne do ujednolicenia, a opublikowane wyrównania są sprzeczne; (2) powtórzenia inwolukryny podlegają insercji/delecji DNA; (3) goryle są polimorficzne, ponieważ niektóre nie mają powtórzeń, o których mówi się, że są synapomorfiami łączącymi szympansy i goryle. Gen konflikty drzewo genowe/drzewo gatunkowe mogą wystąpić z powodu sortowania ancestrally polimorficznych alleli podczas specjacji. Ponieważ samice hominidów przenoszą się między między grupami, mitochondrialny i jądrowy przepływ genów zachodzi w tym samym stopniu, a prawdopodobieństwo konfliktu między mitochondriami a drzewem gene prawdopodobieństwo konfliktu między mitochondrialnymi i jądrowymi drzewami genów jest teoretycznie niskie. teoretycznie niskie. Kiedy wewnątrzgatunkowa zmienność mitochondrialna hominidów jest pod uwagę [na podstawie sekwencji genu podjednostki oksydazy cytochromu II (COII)], ludzie i szympansy sekwencje], ludzie i szympansy są najbliżej spokrewnieni, wykazując ten sam względny stopień oddzielenia od goryli, jak w przypadku analizy pojedynczych osobników reprezentujące gatunki. Sprzeczne filogenezy molekularne mogą być wyjaśnić w kategoriach procesów ewolucji molekularnej i sortowania starożytnych polimorfizmów. polimorfizmów. Ta perspektywa może poprawić nasze zrozumienie filogenez molekularnych hominidów. filogenez molekularnych hominidów. --- Rekonstrukcja filogenetyczna przy użyciu danych molekularnych często podlega homoplazji, prowadząc do niedokładnych wniosków na temat relacji filogenetycznych między jednostek taksonomicznych. W porównaniu z innymi markerami molekularnymi, polimorfizmy pojedynczego nukleotydu (SNP) wykazują niezwykle niski wskaźnik mutacji, co czyni je rzadkimi u niedawno powstałych patogenów, ale są mniej podatne na homoplazję, a zatem są niezwykle cenne dla analiz filogenetycznych. Pomimo ich potencjału filogenetycznego, stronniczość występuje, gdy cechy SNP są odkryte poprzez stronnicze pobieranie próbek taksonomicznych; przy użyciu porównań całego genomu pięciu różnych szczepów Bacillus anthracis w celu ułatwienia odkrycia SNP, pokazujemy pokazujemy, że tylko polimorfizmy leżące wzdłuż ścieżki ewolucyjnej między między szczepami referencyjnymi. Ilustrujemy to w teoretycznych i w których złożone topologie filogenetyczne są zredukowane do liniowych modeli ewolucyjnych. liniowych modeli ewolucyjnych. Korzystając z zestawu 990 markerów SNP, pokazujemy również, w jaki sposób rozbieżne gałęzie w naszych topologiach zapadają się do pojedynczych punktów, ale dostarczają dokładne informacje o odległościach międzywęzłowych i punktach pochodzenia kladów kladów przodków. Dane te pozwoliły nam określić korzeń przodków B. anthracis, pokazując, że leży on bliżej nowo opisanej gałęzi "C" niż którejkolwiek z dwóch wcześniej opisanych gałęzi "A" lub "B". Ponadto, subkladowe zakorzenienie gałęzi gałęzi C ujawniło nierówne tempo ewolucji, które wydaje się być skorelowane z parametrami ekologicznymi i atrybutami szczepu. Nasze wykorzystanie niehomoplastycznych całogenomowych SNP pozwala na oszacowanie punktów rozgałęzień i przynależności do kladów z dużą precyzją. z dużą precyzją, zapewniając lepszy wgląd w kwestie epidemiologiczne, pytania epidemiologiczne, ekologiczne i kryminalistyczne. --- Konflikt między źródłami danych może być częsty w biologii ewolucyjnej, zwłaszcza w przypadkach, gdy jeden zestaw znaków stwarza ograniczenia dla rozdzielczości. Taksonomia dżdżownic Taksonomia dżdżownic, na przykład, pozostaje wyzwaniem ze względu na ograniczoną liczbę morfologicznych, które mają wartość taksonomiczną. Wyjaśnieniem tego może być konwergencja morfologiczna wynikająca z adaptacji do jednorodnego siedliska, skutkująca w wysokim stopniu homoplazji. To czasami utrudnia jasną morfologiczną jednoznaczną diagnozę morfologiczną gatunku. Połączenie morfologii z technikami molekularnymi pomogło w taksonomii wielu grup trudnych do określenia morfologicznego. Tutaj stosujemy podejście integracyjne, łącząc dane morfologiczne i molekularne. dane, w tym także niektóre cechy ekologiczne, aby opisać nowy gatunek dżdżownicy z rodziny Hormogastridae, Hormogaster abbatissaesp. n., zebraną w Sant Joan de les Abadesses. Sant Joan de les Abadesses (Girona, Hiszpania). Jego cechy anatomiczne i morfologiczne morfologiczne zostały omówione w odniesieniu do najbardziej podobnych gatunków Hormogastridae, które nie są najbliższymi gatunkami w filogenetycznej analizie danych molekularnych. Rozważono również delimitację gatunków przy użyciu metody GMYC i rozbieżności genetyczne z najbliższymi gatunkami. najbliższymi gatunkami. Informacje dostarczone przez morfologiczne i molekularne są sprzeczne, dlatego też omawiamy kwestie z delimitacją gatunków w innych podobnych sytuacjach. Decyzje powinny być oparte na dogłębnej znajomości morfologii badanej grupy, ale należy również wziąć pod uwagę wyniki analiz molekularnych. molekularnych również powinny być brane pod uwagę. --- Białka z rodziny Bcl-2 regulują apoptozę u zwierząt. Ta rodzina białek obejmuje kilka homologicznych białek i zbiór innych białek pozbawionych podobieństwa sekwencji z wyjątkiem motywu homologii Bcl-2 (BH)3. Zatem członkostwo w rodzinie Bcl-2 wymaga tylko jednego z czterech motywów BH. Na tej podstawie Na tej podstawie zgłaszana jest rosnąca liczba różnorodnych białek BH3-only. Chociaż przekonujące dowody biologiczne i biofizyczne potwierdzają wiele białek BH3-only białek, twierdzenia o znaczącym podobieństwie sekwencji BH3 są często bezpodstawne. Analizy obliczeniowe i filogenetyczne sugerują, że tylko niektóre motywy BH3 powstały przez rozbieżną ewolucję od wspólnego przodka (homologia), podczas gdy inne powstały przez zbieżną ewolucję lub przypadkowy zbieg okoliczności (homoplazja), podważając obecne założenia dotyczące tego, które białka stanowią rozszerzoną rodzinę Bcl-2. --- Hybrydyzacja DNA jest "metodą odległościową" do rekonstrukcji filogenetycznej i jako taka jako taka, dzieli zestaw założeń, zalet i problemów z innymi technikami, które nie wykorzystują bezpośrednio danych charakterologicznych. Technika ta ma na celu mierzyć średnie procentowe niedopasowanie homologicznych sekwencji nukleotydów między między genomami gatunków z pojedynczą kopią. Ten pomiar, jak każdy inny, podlega dokładności i precyzji. Podczas gdy wielokrotne pomiary i i modyfikacje techniczne mogą poprawić precyzję, dokładność takich pomiarów jest ograniczona przez równoważność porównywanych genomów. Takie rutynowe zdarzenia w ewolucji genomu, takie jak duplikacja i delecja genów, mogą skomplikować interpretację odległości hybrydyzacji DNA. Poza ograniczeniami pomiarowymi, najpoważniejsze potencjalne zniekształcenia odległości wynikają z tendencyjnego próbkowania sekwencji i homoplazji. sekwencji i homoplazji. Problemy te jednak niekoniecznie wykluczają rekonstrukcję filogenetyczną. rekonstrukcji filogenetycznej, a ich skutki mogą być złagodzone przez korekty numeryczne. numeryczne. W szczególności homoplazja jest trudnością, z którą borykają się wszystkie metody wnioskowania filogenetycznego. metody wnioskowania filogenetycznego. Jeśli takie zniekształcenia mogą zostać wyeliminowane, złagodzone przez korektę lub wykazać, że są trywialne, strategie konstruowania drzew parami powinny powinny zapewnić wiarygodne szacunki filogenezy.
Jak homoplazja wpływa na rekonstrukcję filogenetyczną?
Procesy ewolucyjne tworzą zarówno nowo powstałe cechy wspólne dla pokrewnych linii potomnych (homologia), jak i "fałszywe" podobieństwa, które utrudniają rekonstrukcję filogenetyczną (homoplazja). Homologia powstaje w wyniku rozbieżnej ewolucji od wspólnego przodka i dostarcza nam sygnału filogenetycznego, podczas gdy homoplazja powstaje w wyniku zbieżnej ewolucji lub przypadkowego zbiegu okoliczności. Znaki homoplastyczne nie pozwalają na dokładne oszacowanie punktów rozgałęzień i przynależności do kladu, ponieważ mogą grupować razem niepowiązane taksony. Takie cechy dodają "szumu" w analizie filogenetycznej i nie są informatywne dla genetyki populacji i rekonstrukcji filogenetycznej blisko spokrewnionych taksonów. W rekonstrukcji filogenetycznej homoplazja prowadzi do niedokładnych wniosków na temat relacji filogenetycznych między operacyjnymi jednostkami taksonomicznymi, a cechy o wysokim stopniu homoplazji powodują niezgodność relacji kladystycznych.