[論文レビュー] Fit of Fossils and Mammalian Molecular Trees: Dating Inconsistencies Revisited

Peter J. Waddell|ArXiv.org|Dec 30, 2008

Evolution and Paleontology Studies参考文献 20被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、分子系統樹と化石の補正を統合することで胎盤哺乳類における分岐時刻の推定を再評価し、主要な化石ノードの再評価された連続確率分布を用いて9つの進化速度モデルを検証した。Supraprimates（Euarchontoglires）とLaurasiatheriaの補正の間に顕著な年齢差が認められ、どのモデルを選んでも両者の組み合わせによるペナルティ関数の著しい増加が生じ、日付決定の継続的な不整合性を示している。

ABSTRACT

Divergence time estimation requires the reconciliation of two major sources of data. These are fossil and/or biogeographic evidence that give estimates of the absolute age of nodes (ancestors) and molecular estimates that give us estimates of the relative ages of nodes in a molecular evolutionary tree. Both forms of data are often best characterized as yielding continuous probability distributions on nodes. Here, the distributions modeling older fossil calibrations within the tree of placental (eutherian) mammals are reconsidered. In particular the Horse/Rhino, Human/Tarsier, Whale/ Hippo, Rabbit/Pika and Rodentia calibrations are reexamined and adjusted. Inferring the relative ages of nodes in a phylogeny also requires the assumption of a model of evolutionary rate change across the tree. Here nine models of evolutionary rate change, are combined with various continuous distributions modeling fossil calibrations. Fit of model is measured both relative to a normalized fit, which assumes that all models fit well in the absence of multiple fossil calibrations, and also by the linearity of their residuals. The normalized fit used attempts to track twice the log likelihood difference from the best expected model. The results suggest there is a very large difference in the age of the root proposed by calibrations in Supraprimates (informally Euarchontoglires) versus Laurasiatheria. Combining both sets of calibrations results in the penalty function vastly increasing in all cases. These issues remain irrespective of the model used or whether the newer calibrations are used.

研究の動機と目的

• 馬/キリン、ヒト/テルミン、クジラ/アヒル、ウサギ/ピカ、Rodentiaを含む主要な胎盤哺乳類系統の化石補正分布を再評価すること。
• 再補正された化石分布に対して9つの進化速度変化モデルの適合度を評価すること。
• Supraprimates（Euarchontoglires）とLaurasiatheriaの異なる哺乳類系統からの補正を組み合わせることで、分岐時刻推定が改善されるか、悪化するかを調査すること。
• 2倍の対数尤度差の正規化された適合度指標を用いて、化石補正の不確実性が分子分岐時刻推定に与える影響を定量化すること。
• 新しい化石補正が胎盤哺乳類の分子的年代測定における長年の不整合を解消するかどうかを特定すること。

提案手法

• 絶対的ノード年齢の不確実性を表現するために、連続確率分布を用いて化石補正点を再評価した。
• 系統樹全体にわたって9つの異なる進化速度変化モデルを適用し、相対的分岐時刻を推定した。
• 最良のモデルからの2倍の対数尤度差に基づく正規化された適合度指標を用いて、モデルの性能を評価した。
• 系統的偏差を検出するために、残差の線形性を評価した。
• SupraprimatesおよびLaurasiatheria系統からの化石補正を組み合わせ、累積的な不適合性をテストした。
• 新しい化石データを含むさまざまなモデルと補正セットに対して、結果の頑健性を評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 主要な胎盤哺乳類系統の再評価された化石補正分布は、分子分岐時刻推定の適合度を向上させるか？
• RQ2 SupraprimatesとLaurasiatheriaの化石を用いた補正において、胎盤哺乳類の根の推定年齢に顕著な差が生じるか？
• RQ3 SupraprimatesおよびLaurasiatheria両方の化石補正を組み合わせることで、モデルのペナルティ関数に顕著な増加が生じ、不適合性が示されるか？
• RQ4 異なる進化速度モデルは、分子系統樹と化石補正データの適合度にどのように影響するか？
• RQ5 新しい化石補正の組み込みに対しても、分岐時刻推定の不整合は頑健か？

主な発見

• Supraprimates（Euarchontoglires）の化石補正とLaurasiatheriaの化石補正の間には顕著な年齢差が存在し、前者は後者よりもはるかに古い根の年齢を示唆している。
• 両系統からの補正を組み合わせると、テストされたすべての進化速度モデルでペナルティ関数が著しく増加し、強い不適合性を示している。
• 進化速度モデルの選択や新しい化石補正の使用に関わらず、この不整合は継続している。
• 2倍の対数尤度差からの正規化された適合度指標は、両方の補正セットを組み合わせた場合、どのモデルに対しても良好な適合がないことを示している。
• 適合モデルからの残差は非線形を示しており、複数の化石補正セットを同時に使用した場合、期待される進化パターンからの系統的偏差が生じていることを示唆している。