不完全譜系分選

不完全譜系分選(英語:incomplete lineage sortinghemiplasy,常縮寫為ILS)也稱為不完全譜系分類[1],指的是祖先基因多態性在後代中隨機保留而導致的單個基因位點的系統發生關係與真實的進化歷史不一致的現象,在快速的輻射適應中尤為常見。[2][3][4][5]

不完全譜系分選的例子

在多起物種形成事件中長期持續存在的基因多態性可能導致不完全譜系分選,在物種形成事件之後,某些形式的等位基因可能會丟失,而其他的等位基因則會被保留並繼續進化,這個丟失與保留的過程是隨機的,不同的後代物種可能保留不同的等位基因。在右圖的例子中,祖先物種中的基因H0突變形成等位基因H1,基因H因而具有了多態性。在隨後的物種形成事件中,後代物種C最先分化出來,其姊妹種繼續分化,分化為了物種A與物種B。但是由於基因多態性的隨機保留,物種A保留了等位基因H0,丟失了等位基因H1,而物種B與物種C則相反。因此,在使用基因H進行的系統發育分析中,結果將顯示物種B與物種C為最接近的姊妹群,因為它們的基因H具有更晚近的最後共同祖先,這顯然與真實的進化歷史不同。簡言之,最相近的物種不一定會繼承最相近的基因單倍型。[6][7]

不完全譜系分選對系統發育研究具有重要意義。由於這種現象,在計算系統發育樹時,結果可能與實際的親緣關係不一致。然而,雜交基因滲入水平基因轉移等現象也可能會產生類似的現象,不完全譜系分選在許多情況下較難與前述概念區分,但目前已開發了一些方法用於對其進行評估。[8][9][5]降低其影響的方案之一是使用多個基因來構建系統發育樹,一般而言,使用的基因越多,系統發育的結果就越可靠。[10]

例如,在現代人類(智人)與類人猿的基因組中,多數基因支持黑猩猩屬人屬是最近的姊妹群,約有15%的基因支持黑猩猩屬大猩猩屬最接近,而還有15%的基因支持大猩猩屬人屬最接近。[11]

不完全譜系分選也在語言學上被用於解釋語言進化中的非樹狀現象。[12]

參考資料

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  1. ^ 张国捷研究员应邀来所做学术报告. www.kiz.cas.cn. 中國科學院昆明動物研究所. 2017-04-06 [2022-11-04]. 
  2. ^ Feng, Shaohong; Bai, Ming; Rivas-González, Iker; Li, Cai; Liu, Shiping; Tong, Yijie; Yang, Haidong; Chen, Guangji; Xie, Duo; Sears, Karen E.; Franco, Lida M. Incomplete lineage sorting and phenotypic evolution in marsupials. Cell. 2022-05-12, 185 (10). ISSN 0092-8674. PMC 9200472 . PMID 35447073. doi:10.1016/j.cell.2022.03.034 (英語). 
  3. ^ Maddison, Wayne P; Knowles, L Lacey. Inferring Phylogeny Despite Incomplete Lineage Sorting. Systematic Biology. 2006, 55 (1): 21–30. 
  4. ^ 魯麗敏; 陳之端; 路安民. 系统生物学家最终能得到完全一致的生命之树吗?. 科學通報. 2016, 61 (9). 
  5. ^ 5.0 5.1 Minias, Piotr; Bateson, Zachary W.; Whittingham, Linda A.; Johnson, Jeff A.; Oyler-McCance, Sara; Dunn, Peter O. Extensive shared polymorphism at non-MHC immune genes in recently diverged North American prairie grouse. Immunogenetics. 2018, 70 (3). ISSN 1432-1211. PMC 5818594 . PMID 28770305. doi:10.1007/s00251-017-1024-4 (英語). 
  6. ^ Kubatko, Laura S. Estimating species trees : practical and theoretical aspects. Hoboken, N.J.: Wiley-Blackwell. 2010. ISBN 978-0-470-52685-9. OCLC 653121400. 
  7. ^ Avise, John C.; Robinson, Terence J. Hemiplasy: A New Term in the Lexicon of Phylogenetics. Systematic Biology. 2008, 57 (3): 503–507. ISSN 1076-836X. doi:10.1080/10635150802164587. 
  8. ^ Joly, Simon; McLenachan, Patricia A.; Lockhart, Peter J. A Statistical Approach for Distinguishing Hybridization and Incomplete Lineage Sorting.. The American Naturalist. 2009-08-01, 174 (2). ISSN 0003-0147. doi:10.1086/600082. 
  9. ^ Warnow, Tandy; Bayzid, Md Shamsuzzoha; Mirarab, Siavash. Evaluating Summary Methods for Multilocus Species Tree Estimation in the Presence of Incomplete Lineage Sorting. Systematic Biology. 2016-05-01, 65 (3): 366–380 [2022-11-03]. ISSN 1063-5157. PMID 25164915. doi:10.1093/sysbio/syu063 . (原始內容存檔於2022-11-03) (英語). 
  10. ^ Futuyma, Douglas J. Evolution 3rd. Sunderland, Massachusetts U.S.A. 2013-07-15. ISBN 9781605351155. OCLC 824532153. 
  11. ^ =Scally, A; Dutheil, J Y; Hillier, L W. Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence. Nature. 2012, (483): 169–175. 
  12. ^ Jacques, Guillaume; List, Johann-Mattis. Why we need tree models in linguistic reconstruction (and when we should apply them). Journal of Historical Linguistics. 2019, 9 (1): 128–167. ISSN 2210-2116. S2CID 52220491. doi:10.1075/jhl.17008.mat. hdl:21.11116/0000-0004-4D2E-4.