Tree of life reveals clock-like speciation and diversification
基因组数据正在迅速解析校准到时间的活物种树，生命树，这将为不同科学领域的研究提供一个框架。之前对分类学限制时间树的分析发现，许多生物群的多样性速度下降，这通常归因于物种之间的生态相互作用。在这里，我们从代表50，632个物种的2，274项研究中合成了一个全球生命树，并检查了多样化的模式和速度以及物种形成的时间。我们发现，物种多样性〈动〉性<动>在总体上和许多较小的物种群体中一直在扩大，而真核生物的多样化率基本保持不变。我们还确定，并避免，潜在的偏见，可能会影响以前的多样化分析，包括低水平的分类单元采样，小分支大小，并列入分支分析的干分支。我们发现，植物和动物的物种形成时间是一致的，大约200万年，以树冠和茎物种的时间间隔来衡量。总之，这种不同层次的时钟式变化表明，物种形成和多样化是由随机事件主导的过程，而适应性变化在很大程度上是一个独立的过程。
2014-12-14 q-bio.PE
The role of sex separation in neutral speciation
中性的物种形成机制的基础上隔离的距离和性选择，被称为拓扑，最近已被证明是描述所观察到的模式的丰度分布和物种面积的关系。以前的研究只在雌雄同体群体的背景下考虑了这种类型的过程。在这项工作中，我们扩展了雌雄同体模型的拓扑物种形成的人口中，个人明确分为男性和女性。我们表明，对于一个特定的承载能力物种形成发生在类似的条件下，但产生的物种数量减少相比，雌雄同体的情况下。进化导致更少的物种拥有更丰富的种群。
2011-11-20 nlin.AO q-bio.PE
How likely is speciation in neutral ecology ?
中性学说〈动〉<动>预测的生物多样性模式依赖于一个简单的物种形成现象学模型。为了进一步研究物种形成对中性生物多样性的影响，我们分析了一个基于群体遗传学的空间显式中性模型。我们定义的metacperity作为一个系统的人口交换移民，我们使用这个框架来介绍物种很少或根本没有基因流（异域和parapatric物种形成）。我们发现，与现实的突变率，我们的metacromatiity模型驱动的中性过程不能支持超过几个物种。在物种形成的群体遗传学中加入自然选择，增加了metacompatibility中的物种数量，但在巴罗科罗拉多岛发现的多样性水平很难达到。
2011-06-23 q-bio.PE
Assortativity in sympatric speciation and species classification
该研究扩展 Derrida–Higgs 同域模型，通过引入基于性状的选型交配，证明小基因组也能产生生殖隔离，并提出中性性状可用于物种分类。
2024-09-16 q-bio.PE
Speciation, ecological opportunity, and latitude
进化假说解释了热带比温带有更多的物种，包括更大的年龄和面积，更高的温度和代谢率，以及更大的生态机会。这些观点对物种形成过程和纬度之间的关系做出了对比性的预测，我对此进行了阐述和评估。现有数据表明，目前温带的人均物种形成率最高，不同纬度的多样化率（物种形成减去灭绝）相似。相比之下，分支的最古老的分析日期之前始新世热最大，当热带的程度比今天大得多，往往表现出最高的物种形成和多样化率在热带。这些研究结果是一致的年龄和地区，这是唯一的假设在预测的时间趋势。温带最近的物种形成率高于热带，这表明对与低物种多样性〈动〉<动>相关的高生态机会的额外响应。这些广泛的模式是令人信服的，但提供了有限的洞察力的基本机制，认为沿纬度梯度的物种形成过程的研究将是至关重要的。以北方湖泊中的三刺鱼为例，我展示了高生态机会如何导致快速物种形成。结果支持的生态机会在物种形成的作用，但其重要性的纬度梯度的演变仍然不确定。我的结论是，热带地区的人均进化率不再高于温带地区。尽管如此，热带地区已经积累的大量物种确保了那里的物种生产率仍然是最高的。因此，热带的进化势头有助于保持纬度生物多样性的陡峭梯度。
2015-09-01 q-bio.PE
Speciation in the Derrida-Higgs model with finite genomes and spatial populations
德里达和希格斯提出的物种形成模型表明，在没有自然选择或任何类型的地理隔离的情况下，有性繁殖的种群可以分裂成不同的物种，前提是交配是强制性的，并且参与这一过程的基因数量是无限的。在这里，我们重新审视这个模型，并模拟它的有限基因组，重点是多少基因，它实际上需要触发中性同域物种形成的问题。我们发现，在原始模型中使用的典型参数，它采取的顺序的$10^5$基因。我们比较的结果与一个类似的空间明确的模型，其中约100个基因足够的物种形成。我们表明，当基因的数量是小的物种出现强烈隔离的空间。另一方面，对于更大数量的基因，种群的空间结构不那么重要，物种分布重叠相当大。
2017-01-05 q-bio.PE
The reconstructed tree in the lineage-based model of protracted speciation
进化生物学中一个流行的研究方向是使用时间校准的遗传学来推断多样化过程。这需要计算一个给定的超度量树的可能性作为重建的树产生一个给定的多样化模型。Etienne & Rosindell（2012）提出了一个基于谱系的多样化模型，称为持久的物种形成，其中物种在转变为好物种之前的随机时间内保持初始状态，并表明这可以解释在真正的物种形成中观察到的谱系积累的放缓。然而，他们无法提供一个通用的可能性公式。在这里，我们提出了一个可能性公式的持久的物种形成模型，其中的速度，物种变好或灭绝可以取决于他们的年龄和时间。我们唯一的限制性假设是，物种形成率不依赖于物种的地位。我们的似然公式利用了一种新技术，基于系统发育树的轮廓，并在Lambert（2010）中首次开发。我们认为重建的树跨越所有现存物种，所有好的现存物种，或所有代表物种，这要么是好的现存物种或初期物种代表一些好的灭绝物种。具体来说，我们证明了这些树是一个聚结点过程，也就是说，一个平面，超度量树的聚结时间之间的两个连续的提示是独立的，同分布的随机变量。我们的共同分布的特点，这些聚结时间在一些，生物学上有意义的，特殊的情况下，可能性减少到一个优雅的分析公式或成为数值上易于处理。
2013-01-23 math.PR q-bio.PE
The existence of species rests on a metastable equilibrium between inbreeding and outbreeding. An essay on the close relationship between speciation, inbreeding and recessive mutations
背景资料：物种形成对应于在来自祖先种群的个体群体之间逐渐建立生殖障碍。由于达尔文不相信生殖障碍可以被选择，他提出大多数物种形成事件将通过分离和分化的过程发生，这一观点至今仍为大多数进化生物学家所认同。结果如下：然而，我确实认为，如果发生了如此多的物种形成，最可能的解释是，一定存在着生殖障碍可以直接选择的条件。换句话说，在这种情况下，个体优先在一个小群体中繁殖，减少与祖先群体中其他人的繁殖。这使我提出了一个模型，根据这个模型，新种〈动〉<动>的产生不是由于种群分裂成单独的分支，而是由于从祖先种群“萌芽”出来的小型近亲繁殖群体。这将是由近亲繁殖的几个优势，主要是由有利的隐性表型，这只能在近亲繁殖的情况下保留。因此，生殖障碍的出现不是由于相互隔离的种群的分化进化的次要后果，而是在祖先种群的直接选择压力下。许多记录的自然种群中的物种形成的情况下，似乎适合提出的模型，更多的物种形成发生在具有高近交系数的种群中，许多隐性性状被确定为物种形成现象的核心，这些隐性突变预计将被有限的基因组多样性模式所包围。结论：虽然适应性进化对应于在大多数情况下显性的功能的获得，但这种类型的萌芽物种形成将因此由突变驱动，导致某些功能的有利丧失，因为隐性突变通常对应于基因的失活。近亲繁殖的另一个非常重要的优点是它减少了基因组中隐性突变的积累。该模型的一个结果是，物种的存在将对应于近亲繁殖和远系繁殖之间的亚稳态平衡，过…
2011-12-09 q-bio.PE
How neutral and niche forces contribute to speciation processes?
物种起源背后的进化和生态过程是生物学中最基本的问题之一。事实上，关于不同类型的物种形成，已经提出了许多理论假说。特别是，导致新种〈动〉形成而没有地理隔离〈动〉的同域物种形成模型是基于生态位假设：种群的多样化是由对有限的可用资源的竞争引起的。另一方面，中性进化模型表明，随机力足以产生不同物种的共存。在这项工作中，我们把这种二分法的背景下，物种的形成，我们研究如何中性和生态位的力量有助于同域物种形成的模式生态系统。特别是，我们研究了一个群体的进化与无性生殖的遗传特征或表型指定的生态位为基础的和中性性状的个人。我们分析了动态的稳态，并研究了个体在整个可能表型空间中的分布。我们通过数值模拟和分析表明，在种群进化中由随机效应引起的中性力和小生境力之间存在非平凡的耦合，这使得集群的形成（即，物种）在表型空间。我们的框架也可以推广到有性生殖或其他类型的种群动力学。
2018-11-19 q-bio.PE
A complex speciation-richness relationship in a simple neutral model
物种形成是群落生态学的“房间里的大象”。作为生物多样性的最终来源，将其整合到生态学的理论主体中是理解群落聚集的必要条件。然而，物种形成往往被完全忽视或剥夺其空间维度。基于网络理论的最新方法使生态学家能够有效地模拟复杂的景观。在这项研究中，我们使用这个框架来模拟异地和parapatric物种形成网络的社区，并专注于物种形成，丰富度和空间结构的社区之间的关系。我们发现物种形成和本地丰富度之间存在强烈的对立，物种形成在孤立的社区中更常见，而本地丰富度在联系更紧密的社区中更高。与以前的模型不同，我们还发现了一个过渡到一个积极的关系时，物种形成和当地的丰富度分散是低的，社区的数量是小的。此外，我们使用几个措施的中心性来表征网络结构对多样性的影响。程度，最简单的衡量中心性，被认为是最好的预测当地的丰富性和物种形成，虽然它失去了一些预测能力的连接增长。我们的框架展示了一个简单的中性模型如何与网络理论相结合，以揭示物种形成，丰富度和种群空间组织之间的复杂关系。
2012-05-11 q-bio.PE
The fossilized birth-death model for the analysis of stratigraphic range data under different speciation concepts
一个出生-死亡-抽样模型产生了系统发育树，其中包含了过去和现在的样本。将“出生”解释为分支物种形成，将“死亡”解释为灭绝，将“取样”解释为化石保存和恢复，这种模型--也被称为生物化出生-死亡（FBD）模型--产生了现存和化石样本的系统发育树。该模型已被数学分析，并成功地应用于不同分类层次的一系列数据集，如企鹅，植物和昆虫。然而，目前的数学处理这个模型不允许一组时间上不同的化石标本被分配到同一个物种。在本文中，我们提供了一个通用的数学FBD建模框架，明确考虑到“地层范围”，地层范围被定义为与单个物种相关的谱系间隔，从第一个到最后一个化石出现的物种。将系统发育树中的一系列化石样品归属于同一物种，即，要确定地层范围，我们需要确定物种形成的方式。我们提供的表达式来解释三种常见的物种形成模式：萌芽（或不对称）的物种形成，分叉（或对称）的物种形成，和anagenetic物种形成。我们的方程允许灵活的联合贝叶斯分析古生物学和新生物学数据。此外，我们的框架直接适用于流行病学，其中地层范围是观察到的单个患者感染的持续时间，通过出芽的“出生”是传播，“死亡”是恢复，“采样”是对患者的病原体进行测序。因此，我们提出了一个模型，允许通过时间从一个单一的病人多个观察合并。
2018-03-09 q-bio.PE
Modeling the process of speciation using a multi-scale framework including error estimates
本文主要研究了生物物种形成过程的模型化和数值模拟。特别是，给定的条件下，一个或多个物种形成的生态系统内发生的事件，我们的目标是开发必要的建模和仿真工具。我们还注意建立一个坚实的数学基础，我们的建模框架是建立在。这是本文前半部分的主题。第二部分致力于发展一个多尺度的生态进化模型框架，其中相关的尺度分别是物种和个体/种群。因此，相互作用物种的系统可以在物种水平上描述，而对于分支物种，则需要种群水平的描述。因此，我们的多尺度框架包括耦合物种和种群水平模型，其中预先检测物种形成事件，然后在种群规模上求解，直到分支完成。此外，由于人口水平模型制定为PDE，我们首先建立在时间离散设置的适定性，然后推导出后验误差估计，提供了一个完全可计算的能量型误差的上限，包括一般的光滑分布的情况下（这将是有用的物种形成事件的检测）。几个数值测试验证我们的框架在实践中。
2021-10-07 math.AP q-bio.PE
Sympatric Speciation in a Simple Food Web
对自然界中物种群体进化的观察，如众所周知的加拉帕戈斯雀，激发了许多旨在理解与这种辐射相关的过程的理论研究。Penna模型就是这样一个模型，并且已经被广泛用于研究衰老。本文利用基本的Penna模型研究了一个简单的食物网〈动〉<动>模型中的同域物种形成过程。最初，我们的网络由一个主要的食物来源和一个单一的食草动物物种，以这种资源为食。随后，我们介绍了一种捕食食草动物。在这两种情况下，我们直接操纵食物来源，即其大小分布，并监测种群结构的变化。同域物种形成的消费者在两个网络，我们的研究结果证实，物种形成的速度取决于多远，在食物链〈动〉<动>，重点人口喂养。模拟与三种不同的性印记样机制，以讨论适应自然选择。
2005-02-11 q-bio.PE
Sympatric speciation based on pure assortative mating
虽然地理隔离已被证明在促进生殖隔离〈动〉<动>中起关键作用，但现在认为物种形成也可以发生在同域和相当大的基因流动中。在这里，我们提出了一个模型的同域物种形成的基础上，不需要一个遗传阈值的繁殖，即，这并不直接将个体之间的遗传差异与生殖不相容性联系起来。在这个模型中，个体与潜在配偶池中最相似的伴侣交配，而不管它有多不相似。我们表明，单是非线性可以导致形成集群的遗传相似的个人。交配缺乏最小的遗传相似性意味着杂交后代的不断产生，并带来了物种定义的老问题。在这里，我们根据遗传相似个体的聚类来定义物种，但允许不同物种之间的遗传流动。我们表明，本模型得到的结果与经验数据，其中不同的物种仍然可以复制和产生的杂交种是吻合得很好。
2020-02-28 nlin.AO q-bio.PE
Mito-nuclear selection induces a trade-off between species ecological dominance and evolutionary lifespan
线粒体和核基因组必须相互适应，以确保适当的细胞呼吸和能量生产。线粒体核不相容性降低个体适应性，诱导杂种不育，这表明可能在生殖障碍和物种形成中发挥作用。在这里，我们开发了一个出生死亡模型的选择下，在空间扩展的人口的线粒体核共适应的进化。交配受到身体和遗传接近的限制，后代通过重组从父母双方继承核基因组。该模型预测了宏观格局，包括社区的长期物种多样性〈动〉<动>，物种多度分布，物种形成和灭绝率，以及种内和种间的遗传变异。我们探讨这些长期的结果如何取决于繁殖的微观参数：由线粒体核相容性，交配相容性的限制，和生态承载力的个人健身。我们发现，强选择的线粒体核兼容性减少了辐射后的物种平衡数，增加了物种的丰度，同时增加了物种形成和灭绝率。在我们的模型中，物种多样性〈动〉性<动>和多样化率之间的负相关关系与温带地区较低的物种多样性〈动〉性<动>和较高的物种形成/灭绝率的广泛经验模式相一致。因此，我们认为，这些经验模式可能部分是由代谢需求的纬度变化，以及相应的变化，选择对线粒体核功能。
2022-06-08 q-bio.PE
Viral Hitchhikers and Macroevolution: A Novel Hypothesis on Explosive Speciation
本文提出内源性病毒元件通过种间横向转移和同步基因组修饰，促进生殖隔离并加速适应性辐射，从而成为爆发性物种形成的催化剂。
2025-06-04 q-bio.PE
On the interplay of speciation and dispersal: An evolutionary food web model in space
我们介绍了一个进化的多营养食物网的迁移耦合在几个栖息地。与以往的研究，重点放在进化或空间方面，我们包括两者，并调查它们之间的相互作用。在当地，物种的出现、相互作用和灭绝都遵循Loeuille和Loreau在2005年提出的著名的进化食物网〈动〉<动>模型的规则。此外，物种能够在栖息地之间迁移。随着随机迁移，我们能够再现的多样性扩散关系的共同趋势：区域多样性随着迁移率的增加而减少，而本地多样性可以增加的情况下，一个低水平的扩散。此外，我们发现，总生物量在不同的补丁变得相似，即使物种组成仍然不同。随着适应性迁移，我们观察到的物种组成，斑块之间有很大的不同，并包含物种的祖先在两个补丁的后裔。这一结果表明，空间方面和进化过程的组合影响食物网的结构在不同的方式比他们单独。
2014-09-10 q-bio.PE
Speciation in a MacArthur model predicts growth, stability and adaptation in ecosystems dynamics
本文在 MacArthur 资源-消费者模型中引入随机物种形成机制，提出一个既能保持均衡理论一致性、又能再现优先效应和秩多样性变化的简单扩展模型，用于研究演化生态系统的增长、稳定性与适应。
2022-10-19 physics.bio-ph q-bio.PE
Parameter Identifiability of a Multitype Pure-Birth Model of Speciation
多样性模型描述了进化树的随机生长，通过物种形成和灭绝事件来模拟物种的历史关系。一类这样的模型允许独立改变树内物种的特征或类型，物种形成和灭绝率取决于此。虽然参数的可识别性是必要的证明参数估计与模型，它还没有正式建立这些模型，尽管他们采用的推断。这项工作建立了通用的可识别性标签交换的参数的一个简单的形式，这样一个模型，一个多类型的纯出生模型的物种形成，从一个渐近分布来自一个单一的树观察，因为它的深度去到无穷大。对于可用数据的应用来说，至关重要的是，在树的任何内部点都不需要观察类型，甚至在叶子上也不需要。
2022-06-18 math.ST q-bio.PE stat.TH
Diversifying Toxicity Search in Large Language Models Through Speciation
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文提出ToxSearch-S，通过种群化方法在大型语言模型中扩展毒性搜索，提高毒性峰值并扩大语义覆盖范围，同时在嵌入空间中形成行为差异化的niche。
2026-04-21 cs.NE q-bio.PE
Unifying Theories of Molecular, Community and Network Evolution
基因和物种的多样性和共存的起源传统上是在孤立的生物学水平上研究的。生态学和进化论的观点集中在使或限制物种共存的机制，遗传变异和物种形成的遗传学，但仍然缺乏一个统一的理论连接这些方法。在这里，我们介绍进化图的分子进化和生物多样性的中性学说〈动〉的背景下，提供一个框架，同时解决物种形成率和联合遗传和物种多样性〈动〉性<动>。为了说明这个问题，我们还研究了两个模型的进化图与健身差异，这提供了见解如何遗传和生态动力学驱动的多样化的速度。中性进化产生了最高速度的物种形成、物种丰富度（即，分别是遗传图和生态图的五倍和两倍）和遗传物种多样性〈动〉性<动>（即，分别是遗传图和生态图的两倍）。因此，物种形成的速度、遗传-物种多样性〈动〉和共存可能会有很大的不同，这取决于遗传因素与生态因子〈动〉<动>是否驱动系统的进化。通过在生态和进化尺度上将分子、性和营养行为联系起来，相互作用图可以阐明多样性和生物共存的起源和进化。
2008-07-16 q-bio.OT q-bio.PE
Speciation by local adaptation and isolation by distance in extended environments
Instituto de Física ‘Gleb Wataghin’, Universidade Estadual de Campinas, Unicamp（坎皮纳斯州立大学 Gleb Wataghin 物理研究所）；Instituto de Biologia, Universidade Estadual de Campinas, Unicamp（坎皮纳斯州立大学生物研究所）
研究探讨了距离隔离与局部适应如何共同影响物种多样性，发现均匀环境中的物种形成依赖于限制性 mating，而异质环境中的强选择促进快速物种形成。
2026-10-05 q-bio.PE
Macro-evolutionary models and coalescent point processes: The shape and probability of reconstructed phylogenies
多元化的远期模型（即，物种形成和灭绝）产生随着时间推移“垂直”生长的系统发育树。从这样的树中修剪灭绝的谱系导致重建树的自然模型（即，现存物种的进化）。或者，重建的树木可以通过聚结点过程（CPP）来建模，其中树木通过顺序添加垂直边缘来“水平”生长。每个新的边缘开始于某个随机的物种形成时间，并在当前时间结束;物种形成时间独立地来自同一分布。CPP导致非常快速的树似然计算和重建树的模拟。它们的拓扑结构总是遵循均匀分布的排序树形状（URT）。我们的特点，前向时间模型导致URT重建树，其中，导致CPP重建树。我们表明，对于任何“不对称”多样化模型，其中物种形成率仅取决于时间，灭绝率仅取决于时间和非遗传性状（例如，年龄），重建的树是CPP，即使现存物种不完全采样。如果利率还取决于物种的数量，重建的树是（只有）URT（但不是CPP）。我们刻画了CPP描述中常见的物种形成时间分布，并详细讨论了不完全物种抽样以及三种特殊的模型情况：1）灭绝率不依赖于性状; 2）灭绝率不依赖于时间; 3）大规模灭绝可能在过去的某些时间点发生。
2013-08-06 q-bio.PE
Model Inadequacy and Mistaken Inferences of Trait-Dependent Speciation
物种丰富度在整个生命树中变化很大，人们对确定影响物种增殖率的生态，地理和其他因素有很大的兴趣。最近的方法明确建模的字符状态，物种形成率和灭绝率之间的关系，系统发育树- BiSSE，GISSSE，GeoSSE，和相关的模型-已被广泛用于测试假设的字符状态依赖的多样化率。在这里，我们记录了令人不安的容易与中性性状推断有统计学显着的协会与物种形成率。我们首先证明了一个已知的模型假设违反这种不幸的影响：物种形成率的变化与不包括在模型中的字符。我们进一步表明，对于许多经验性的不确定性，在没有状态依赖多样化的情况下模拟的字符表现出更高的I型错误率，这表明该方法容易受到额外的，未知的模型不足。对于进化缓慢的特征，根本原因似乎是一个统计框架，不需要重复的性格状态和多样化的变化。然而，虚假的字符状态和物种形成率之间的关联出现，即使是缺乏系统发育信号的性状，这表明系统发育的伪复制本身不能完全解释这个问题。这一现象的严重程度令人惊讶，这表明文献中报道的许多特质多样化关系可能并不真实。更一般地说，我们强调需要诊断和理解的后果，模型不足的系统发育比较方法。
2014-12-22 q-bio.PE
A model of sympatric speciation through assortative mating
本文在数量性状理论的框架内建立了一个微观模型，从数值和解析两个方面研究了竞争和繁殖对同域物种形成过程的综合影响，即在没有地理障碍的情况下的物种形成。健身的两个组成部分被认为是：一个静态的，描述适应环境因素不相关的人口本身，和一个动态的，占生物体之间的相互作用，例如竞争。种群规模的有限性对共存物种的生存的影响也占。模拟结果表明，无论是在平坦和陡峭的静态适应度景观的情况下，竞争和竞争性确实发挥协同效应的物种形成。我们还表明，竞争作为一个稳定的力量，对灭绝，由于在一个有限的人口随机抽样。最后，证据表明，物种形成可以被看作是一个相变。
2004-08-25 q-bio.PE
Testing for polytomies in phylogenetic species trees using quartet frequencies
系统发生物种树典型地将物种形成历史表示为分叉树。同时产生两个以上后代的物种形成事件是可能的，从而在同源性中产生多分裂。此外，无法解决关系往往表现为（软）多分割。这两种类型的polytomies传统上研究的背景下，从序列数据的基因树重建。然而，如果不考虑基因树的不一致性，就不能检测或排除物种树中的多分裂现象。在本文中，我们描述了一个统计测试的基础上的多物种合并模型的属性来测试零假设，估计的物种树中的分支应该被替换为一个多分割。在模拟数据集和生物数据集上，我们表明，除了最短的分支外，零假设都被拒绝，并且在大多数情况下，它保留了真正的多分支。该测试作为ASTRAL软件包的一部分，可以帮助系统学家决定他们的数据集是否足以解决特定的关系。
2018-02-07 q-bio.PE
Quantifying the effects of anagenetic and cladogenetic evolution
进化生物学中一个正在进行的争论是，表型变化是否主要发生在物种形成前后，还是随着时间的推移逐渐积累。在这项工作中，我提出了一个总体框架，将这两种类型的变化，量化的形态变化的影响，通过物种之间的相关性和属性的比例变化到每种类型。本文从这个角度讨论了类人猿体型的参数估计结果。我推导出与这个问题有关的数学公式，概率生成函数的物种形成事件的数量沿随机绘制的血统，并从最近的共同祖先的两个随机选择的尖端物种的条件圣诞树。此外，我获得封闭形式的方差的距离从根到最近的共同祖先的两个随机选择的尖端物种。
2014-05-26 math.PR q-bio.PE stat.AP
Evolutionary ecology in-silico:evolving foodwebs, migrating population and speciation
我们通过考虑同一生态系统中生物体从一个“斑块”到另一个“斑块”的可能运动，概括了我们的进化生态学的“统一”模型。我们对生态系统的空间扩展进行建模（即，地理学）由一个正方形网格组成，每个站点对应一个不同的“补丁”。一个自组织的等级食物网〈动〉<动>描述了生态系统中的捕食者-食饵关系。同一种在不同斑块的食性〈动〉<动>相同，但繁殖特征不同。通过进行计算机模拟到$10^9$时间步长，我们发现，根据参数集的值，物种的寿命分布可以是指数或幂律的组合。我们的“统一”模型的其他一些特征对生物体的迁移是强大的。
2004-03-27 q-bio.PE q-bio.QM
Fluctuation induces evolutionary branching in a modeled microbial ecosystem
利用微生物进化生态学模型研究了环境波动对物种多样性〈动〉的影响。我们发现，环境波动诱导进化分支，并确保多个物种的共存。成对入侵性分析被用来说明物种形成过程。我们还讨论了波动是如何影响物种多样性〈动〉<动>。
2007-10-22 q-bio.PE
From event labeled gene trees to species trees
背景：树木和解问题在系统发育学中早已被研究。基因树T和物种树S的协调问题的一个特殊变体假设对于T的每个内部顶点x，x表示物种形成还是复制是已知的。这个问题出现在分析orthology数据的上下文中。结果如下：我们表明，S是一个物种树T的当且仅当S显示所有的根三元组的T，有三个不同的物种作为他们的叶子，并植根于一个物种形成的顶点。然后可以在多项式时间内找到有效的协调映射。模拟数据表明，事件标记的基因树传达了大量的信息，对潜在的物种树，即使是很大比例的损失。结论：基因树中的事件标签的知识强烈地约束可能的物种树，并且对于给定的物种树，也约束可能的调和图。然而，在可行的解决方案空间中仍然存在许多自由度。为了消除替代解决方案的歧义，可以采用附加的外部约束以及优化标准。
2017-05-10 cs.DM q-bio.PE
Evolution of genomes in the hybridogenetic populations modelled by the Penna model
背景：杂交生殖是一个非常有趣的例子，似乎在一个系统中集成的有性和克隆过程。在论文中描述的一个青蛙案例中，两个亲本物种--莱索纳蛙和里迪利亚蛙可以形成可育的杂交个体--可食蛙。杂交个体在减数分裂前（重组前结束）从其生殖系细胞中消除一个亲本单倍型，这意味着单倍型转移到配子中的克隆繁殖。这三个“物种”被称为“复杂物种”。为了研究这个复杂物种的杂交部分的基因组的进化，我们使用了基于蒙特卡罗的模型呈现年龄结构的人口。该模型能够分析缺陷等位基因在个体基因组以及整个群体的遗传库中的分布。结果如下：我们已经表明，杂交种种群的长期隔离导致物种形成，通过出现特定的互补单倍型集在他们的遗传库。缺陷等位基因的比例增加，但杂合基因座中的缺陷得到补充。然而，即使是两个亲本物种产生的新杂种或杂种与其中一个亲本物种杂交产生的少量供应也会阻止物种形成，并将基因组进化的策略从补充达尔文选择转变为纯化达尔文选择。
2009-03-17 q-bio.GN q-bio.PE
Random Evolutionary Dynamics in Predator-Prey Systems Yields Large, Clustered Ecosystems
该研究通过在Lotka-Volterra捕食者-猎物系统中引入随机进化的新物种，发现物种形成可产生大量物种稳健共存的生态系统，并涌现出关联功能差异与系统发育历史的物种聚类。
2025-03-19 q-bio.PE
Detecting patterns of species diversification in the presence of both rate shifts and mass extinctions
最近方法上的进展使人们能够更好地研究物种形成和灭绝的过程和模式。一个主要的未决问题是相同年龄组之间物种数量差异的起源。现有的框架来模拟这种多样性，要么专注于血统之间的变化，忽视全球影响，如大规模灭绝，或专注于随着时间的推移，将影响所有血统的变化。然而，血统差异和群体排斥似乎都可能影响同一群体。在这里，我们使用模拟来测试两种广泛使用的方法在复杂场景下的性能。我们报告了良好的性能，尽管在增加场景的复杂性时有过度预测事件的倾向。总的来说，我们发现，血统的变化更好地检测比大规模的排斥。这项工作具有重要意义，评估目前使用的方法，估计多样化的变化，使用遗传学和开发新的测试。
2015-08-31 q-bio.PE
Five Statistical Questions about the Tree of Life
遗传学的随机建模提出了五个问题，这些问题受到了定量生物学家不同程度的关注。1)我们期望（从模型中）最大历史多样性与当前多样性的比值有多大？2)从一个分支的现存物种的正确进化史中，我们可以推断出过去的物种形成和灭绝速率吗？3)现存物种中有多少比例是仍然存在的祖先物种的后代，这与模型的预测相比如何？4)当一个人从物种上的树转移到物种集合上的树（无论是传统的高阶分类群还是PhyloCode中的分支）时，人们是否期望树作为树结构的纯逻辑结果变得更加公正，而不意味着任何真正的生物现象？5)我们如何期望高阶分类群数量的波动率应该与物种数量的波动率相比较？我们提出了一个数学家的观点，基于一个过于简化的建模框架，所有这些问题都可以连贯地研究。
2013-02-06 q-bio.PE
Biodiversity in model ecosystems, II: Species assembly and food web structure
这是两篇论文中的第二篇，致力于竞争和生物多样性的人口模型之间的关系。本文考虑通过不断引入新种〈动〉<动>使种群动力学远离不动点的物种聚集模型，并将系统在不动点处的共存条件推广到这类模型.我们在这里定义的共享猎物的物种之间的生态重叠，提供了一个有效的种间竞争和营养网络拓扑结构的定量测量。我们得到的重叠分布的一个新的模型的基础上的移民和物种形成的模拟，并表明，他们是在很好的协议与三个大的天然食物网测量。正如第一篇论文所讨论的，环境的快速波动与竞争物种共存的条件相互作用，限制了一个营养级所能容纳的最大生物多样性。生物多样性的水平限制与能量耗散或波动增长相结合，在我们的模型中，这限制了食物网在垂直方向上的长度。这些成分产生一个有效的食物网模型，产生一个生物多样性的配置文件，最大的中间营养级，在现场研究的协议。
2005-02-19 q-bio.PE
On the relationship between cyclic and hierarchical three-species predator-prey systems and the two-species Lotka-Volterra model
我们的目的是澄清相互作用的三种群模型和两种群Lotka-Volterra（LV）模型之间的关系。利用平均场理论和二维正方格子上的Monte Carlo模拟，研究了两种不同的三种群捕食-食饵相互作用系统的时间演化特征：（1）总粒子数守恒但反应速率强烈不对称的循环石头剪刀布（RPS）模型，该模型使系统向构型空间的一角演化;（2）在LV模型中，在捕食者和被捕食者之间插入一个中间种群的分层食物链〈动〉<动>。对于模型变体（1），我们证明了LV系统很好地近似了这个随机空间三种群角RPS模型稳态下两个少数种群的进化特性，其新兴的特征是局部种群聚集，持续振荡动力学，相关的时空模式，以及通过捕食率中的淬灭空间无序增强适应度。相比之下，我们不能确定任何制度的层次模型（2）将减少到两个物种的LV系统。在存在对交换过程的情况下，系统基本上保持良好的混合，我们通常发现空间扩展模型（2）的Monte Carlo模拟结果与相应的平均场速率方程的预测一致。如果传播只发生通过最近的邻居跳，小人口集群出现，但中间物种集群的要求显然破坏捕食者和猎物之间的时空相关性，并相应地消除了许多有趣的波动现象的特点随机空间LV系统。
2012-02-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Emerging Diversity in a Population of Evolving Intransitive Dice
利用数学好奇心的不传递骰子，我们提出了一个简单的理论模型，共同进化，捕捉规模从个人的基因组到系统范围内出现的物种多样性〈动〉性<动>。我们研究了一组不断发展的代理人，在一个封闭的系统中相互竞争，其中突变的动态和竞争优势直接出现从解释基因组作为一个模具的两侧。该模型展示了同域物种形成，其中新种〈动〉<动>从现有物种进化而来，同时与整个生态系统接触。允许自由突变的基因组和突变率，我们发现，在层次模型的健身，有限的突变率和多样性的亚稳态的出现。
2022-12-01 physics.bio-ph q-bio.PE
Statistically consistent and computationally efficient inference of ancestral DNA sequences in the TKF91 model under dense taxon sampling
在进化生物学中，生物体的物种形成历史是用一个物种发生图来表示的，也就是说，一棵有根的树，它的叶子对应着现在的物种，而分支则表示过去的物种形成事件。系统发育通常是从分子序列，如DNA序列，从感兴趣的物种收集估计。从更高的层面上讲，这个推论背后的想法很简单：两个物种在生命之树中的距离越远，它们的基因组中自最近的共同祖先以来积累的突变数量就越多。为了在系统发育分析中获得准确的估计，标准做法是采用基于树上序列进化的随机模型的统计方法。为了便于处理，这些模型必须对所涉及的进化机制做出简化的假设。特别是，通常省略的是核苷酸的插入和缺失-也称为插入缺失。在统计系统发育分析中正确解释插入缺失仍然是计算进化生物学的一个主要挑战。在这里，我们考虑的问题，重建祖先序列上的一个已知的同源性在一个模型的序列进化，将核苷酸取代，插入和删除，特别是经典的TKF 91过程。我们专注于有界的高度，我们称之为分类丰富的设置，在统计一致性是可以实现的密集adenogenies的情况下。我们给出了第一个多项式时间的祖先重建算法，在恒定的变异率下具有可证明的保证。我们的算法成功时，遗传满足“大爆炸”的条件，在这种情况下，统计一致性的充分必要条件。
2019-08-01 cs.CE math.PR math.ST
Spatial aggregation and the species-area relationship across scales
在了解和量化物种在不同生态系统中的空间分布方面，已经做出了相当大的努力。相对物种多度（RSA）、β多样性和种-面积关系（SAR）是描述森林植物群落最常用的宏观生态学指标。在这篇文章中，我们介绍了一个简单的现象学模型的基础上泊松集群过程，使我们能够准确地链接RSA和β多样性SAR。该框架是空间明确的，占同种个体的空间聚集。根据中性学说〈动〉<动>，我们推导出一个解析表达式的SAR再现三相行为的样本面积增加，从本地到大陆尺度，解释如何三相行为可以理解的简单的几何参数。我们还找到了一个表达式的地方病地区的关系（）和缩放的RSA。
2012-09-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.PE
Species-area relationship for power-law species abundance distribution
我们研究了物种多度分布（SAD）和物种面积关系（SAR）之间的数学关系，发现幂律SAR通常可以从幂律SAD导出，而无需诸如“规范假设”之类的特殊假设。在本分析中，SAR指数作为有限数量的物种的SAD指数的函数获得。我们还研究了逆问题，从SAR到SAD，并发现，幂SAD可以从幂SAR的条件下，相应的SAD的函数形式是不变的物种数量的变化。我们还讨论了对数正态SAD，断棒模型（指数SAD），线性SAR和对数SAR之间的一般关系。这些结果表明，存在一个共同的机制，SAD和SAR的，这可能被证明是一个有用的工具，生物多样性和物种共存的理论和实验研究。
2006-09-25 q-bio.PE
Beyond species area curves: a theoretical approach to the relationship between diversity and area
Princeton University（普林斯顿大学）
该研究突破传统物种-面积曲线局限，借助空间中性模型结合理论与模拟，揭示希尔数等有效物种数与面积的关系，为生物多样性研究提供新理论视角。
2026-09-03 q-bio.PE
Predicting the loss of phylogenetic diversity under non-stationary diversification models
对于许多分类群来说，目前的高灭绝率可能导致生物多样性的重大损失。生物多样性的进化遗产经常被称为系统发育多样性（PD）的措施量化。我们预测PD的损失下的一个广泛的类的系统发育树模型，其中物种形成率和灭绝率可能是时间依赖的，并假设独立的随机物种灭绝在目前。我们研究PD的损失时，$K$当代物种均匀随机选择的$N$现存物种作为幸存的类群，而其余的$N-K$灭绝。我们考虑两种模型的物种采样，所谓的子弹模型，其中每个物种独立生存的灭绝事件在目前的概率$p$，和一个模型，其中存活的物种的数量是固定的。我们提供了明确的公式为预期的剩余PD在两个模型中，条件$N=n$，条件$K=k$，或条件的两个事件。当$N=n$是固定的，我们表明收敛到一个明确的确定性的限制的比率，新的初始PD，作为$n\to\infty$，无论是在字段的子弹模型，当$K=k_n$是固定的，并依赖于$n$在这样一种方式，$k_n/n$收敛到$p$。我们还证明了在超临界、时间均匀的情况下，该比率的收敛性为$T\to\infty$，其中$N$同时变为$\infty$，从而加强了Mooers等人（2012）先前的结果。
2013-06-12 q-bio.PE
Complex ecological communities and the emergence of island species area relationships
自从物种-面积关系（SAR）首次作为幂律被提出来解释物种丰富度如何随面积而变化以来，已经过去了一个世纪。有许多人试图解释这种主要形式的起源。除了幂律之外，许多实证研究也报告了SAR的半对数形式，但很少有人讨论其发生率。在这项工作中，我们测试这些关系是否可以出现从大型随机社区的岛屿状系统的组装。我们重新制定了广义的洛特卡-沃尔泰拉模型通过引入面积参数，决定物种丰富度的组装社区。我们的分析表明，这两种最广泛报道的关系形式可能是由于移民率的差异和弱相互作用的偏斜而出现的。我们特别强调的发病率的半对数SAR低移民率从源池，这是与以前的几个实证研究。这两种SAR形式可能显示出很好的适合在一个大跨度的地区的数据，但幂律高估了偏远群岛中较小岛屿的物种丰富度。
2021-08-16 q-bio.PE
The species-area relationship and evolution
与物种-面积曲线相关的模型通常在物种水平上定义，并且只涉及生态时间尺度。我们研究了基于缠结自然模型的空间晶格上的基于个体的协同进化模型，并表明在一个相互作用的系统中，繁殖，突变和扩散产生幂律的物种-面积关系，在中等尺度的生态测量中观察到。我们发现，共同进化的栖息地的形式，允许高多样性水平在空间上均匀的系统，并保持指数增长的时间时，增加系统的大小。
2006-09-10 q-bio.PE
Species Area Relationship (SAR): Pattern Description with Geometrical Approach
有几个公式描述了物种-面积关系的模式，对数-对数线性、半对数线性等。这些模式主要解释了大面积的物种-面积关系，对于小面积，它们提供了与实际数据的显着差异。我们考虑物种个体的几何位置，并在此基础上，我们发现观察到至少一个物种个体的概率。我们应用一个翻译的混合盐水在一个坦克的研究问题来描述SAR的公式。对于一个矩形样区，物种-面积关系遵循以下模式，但有一些简化，即$S=c|A^β+a|^z$，其中$S$是大小为$A$和$a,c,z$的区域中的物种数，$β$是常数，$z<1$和$β\leq1$。我们还展示了如何常数$z$涉及到一些宏观生态模式，即空间聚集，面积覆盖的百分比，和核心卫星模型。我们使用数据的热带树种在巴罗科罗拉多岛（BCI），巴拿马，使用所有的个人从50公顷的阴谋，我们的方法。
2021-07-03 q-bio.PE
Interplay of spatial dynamics and local adaptation shapes species lifetime distributions and species-area relationships
物种寿命和物种在空间的分布是相关的，因为具有良好的本地生存机会的物种有更多的时间来殖民新的栖息地和栖息在大面积的物种有更高的机会生存的本地干扰。然而，这两种分布在大多数独立的社区中进行了讨论。在这里，我们研究这两种模式，同时使用一个空间上明确的，进化的社区组装方法。我们提出并研究了一个元共生模型，由一个网格的补丁，其中每个补丁包含一个本地的食物网〈动〉<动>。物种的生存依赖于捕食和竞争的相互作用，这反过来又取决于物种的身体质量作为关键性状。该系统的演变是由于物种迁移到邻近的补丁，增加新种〈动〉<动>作为现有物种的修改，和当地灭绝事件。因此，每个局部食物网〈动〉<动>的结构以自组织的方式出现，作为这些过程的相对时间尺度的高度非平凡的结果。我们的模型产生了大量的各种复杂的，多营养网络，因此作为一个强大的工具，调查生态系统的长时间和大空间尺度。我们发现，所观察到的寿命分布和物种面积的关系类似于幂律在适当选择的参数范围内，从而同意定性与实证研究结果。此外，我们观察到强大的有限尺寸效应，和依赖的关系上的物种的营养水平。通过将我们的结果与文献中发现的简单中性模型进行比较，我们确定了负责指数值的特征。
2019-02-12 q-bio.PE
Inter-species regression analysis
在进行物种间回归分析时，需要考虑各个物种之间的系统发育关系。在本文中，进行这种分析的程序提出，它只需要使用一个措施的物种对之间的关系，而不是一个完整的同源性，并在同一时间评估的重要性要重视的关系方面达成的结论。该程序适用于以前的数据，有关睾丸大小的平均后胫骨长度，导管长度和受精囊面积在15种Scathophagidae。
2006-03-19 q-bio.PE
DNA Replication Timing, Genome Stability and Non-adaptive Radiation
本文结合DNA复制时序相关突变规律与木村资生的非适应性辐射理论，探究DNA复制时序、修复因子对哺乳动物核型多样性与物种丰富度关联的作用。
2025-11-15 q-bio.PE
Roots of diversity relations
种-面积关系是生态学的核心概念之一，但其起源至今仍是一个谜。由于生态系统被理解为能量转换系统，物种丰富度被认为是由于无处不在的能量转换的必要性。从热力学的角度来看，生物体是一种转换机制，它将能量沿着最陡的梯度向下分配到生态系统的各种化学能储存库，即，物种的种群。转导机制，即由众多物种组成的生态系统，可能会出现并朝着比小区域拥有更多物质的大区域的高效率发展。这导致了众所周知的面积和物种数量之间的逻辑关系。物种-面积关系在热力学上被理解为化学能分布的倾斜累积曲线，通常被称为物种-丰度关系。
2009-06-01 q-bio.PE
Going beyond richness: Modelling the BEF relationship using species identity, evenness, richness and species interactions via the DImodels R package
本研究介绍用于实现多样性-相互作用（DI）模型的DImodels R包，对比传统仅基于丰富度的建模方法，证明DI模型通过纳入物种身份、均匀度、相互作用等多维度多样性信息，可显著提升BEF关系模型拟合度，带来更深入的生态推断。
2023-05-05 q-bio.PE stat.ME
General relationships between consumer dispersal, resource dispersal and metacommunity diversity
元居群理论的核心问题之一是生物的扩散如何影响物种多样性〈动〉<动>。在这里，我们表明，多样性扩散的关系不应该孤立地研究其他非生物和生物流的metacrobacterity。我们研究了一个消费物种竞争非生物或生物资源的机制代谢模型。我们认为这两个消费者物种专门的栖息地补丁，和通才物种能够使用整个metacompatibility的资源。我们提出了不同的极限值的消费者分散和资源分散的分析结果，并补充这些结果与模拟中间分散值。我们的分析揭示了消费者和资源扩散的消费物种的元生态多样性的综合影响的通用模式，并表明当地的多样性和扩散之间的驼峰形的关系是不普遍的。多样性-扩散关系也可以是单调递增的或多峰的。我们的工作是一个新的一步，在多个营养级整合扩散的metacompatibility多样性的一般理论。
2014-02-11 q-bio.PE
Species abundance distributions in neutral models with immigration or mutation and general lifetimes
我们考虑一个一般的，中立的，动态的生物多样性模型。个人有i.i.d.生命周期不一定呈指数分布，每个个体都以恒定的速率λ独立生育。我们假设类型是克隆遗传的。我们认为两类物种形成模型在这种情况下。在迁移模型中，一个完全新种<动>的新个体以恒定的速率μ单独进入种群（例如，从大陆到岛上）。在突变模型中，每个个体在其生殖系中独立地经历点突变，以恒定的速率θ。我们感兴趣的是物种丰度分布，即，在由k个个体代表的物种的数目中，k = 1，2，.，在移民模型中记为I_n（k），在突变模型中记为A_n（k），n，当总人口中有n个个体。在移民模型中，我们证明了k个个体在时间t所代表的物种数（I_t（k）; k \ge 1）是独立的Poisson变量，其参数为Fisher对数序列.当种群的总大小等于n时，这导致由Ewens抽样公式给出的物种多度分布。特别地，I_n（k）收敛为n \to \infty到具有平均值γ/k的泊松r.v.，其中γ：= μ/λ。在变异模型中，作为n \to \infty，我们得到了n ^{-1} A_n（k）几乎处处收敛于一个非随机显式常数.在临界线性生灭过程的情况下，这个常数由Fisher对数级数给出，即n ^{-1} A_n（k）收敛于α ^{k}/k，其中α：= λ/（λ + θ）.在这两个模型中，最丰富的物种的丰度进行了简要讨论。
2010-09-01 math.PR q-bio.PE
Looking for the right mate in diploid species: how dominance relationships affect population differentiation in sexual trait?
种群之间对某一特定性状的差异可能是自然选择或性选择与移徙行为相互作用的结果。对不同表型的交配偏好可以导致分化种群的出现和持续。编码不同表型的等位基因之间的优势可以干扰这样的过程。使用二倍体模型的性状决定交配成功率和迁移率，我们探讨了两个相连的人口之间的分化，假设等位基因之间的共显性或严格显性。该模型假设个体更喜欢与表现出相同表型的伴侣交配，因此当他们自己的表型罕见时，倾向于转移到另一个群体。我们发现，在这个二倍体模型中分化的群体的出现是有限的，与假设单倍体相同的模型所获得的结果相比。在假定共同支配的情况下，只有当移徙与偏好相比受到限制时，才会出现分化。当假设单倍型之间存在严格的优势时，这种分化较少依赖于迁移。显性等位基因经常侵入种群，因为它们的表型更频繁地表达，导致更高的交配成功率和迁移的快速减少。然而，取决于等位基因的初始分布，这种优势与显性（即哈勒氏筛）可能会导致固定的显性等位基因在整个两个群体。根据杂合子的初始分布，群体内多态性的持续存在也可能发生，因为表现出优势表型的杂合子受益于交配偏好。总之，我们的研究结果强调，杂合子的行为有很大的影响，人口分化和应力的二倍体模型的分化和物种形成驱动的自然和性选择的需要。
2018-01-23 q-bio.PE
Age-abundance relationships for neutral communities
中性模型的竞争物种系统的动力学，现在，用来描述各种各样的经验社区。这些模型用于许多情况，从群体遗传学和生态生物多样性到宏观进化和癌症肿瘤。在这一框架内讨论的主要问题之一是物种丰度与其年龄之间的关系。在这里，我们提供了一个全面的分析年龄-丰度关系的固定规模和不断增长的社区。给出了具有丰度$n$的物种的平均年龄和最可能年龄的显式公式以及全概率分布函数。我们进一步讨论了这些结果的普遍性及其对热带森林群落的适用性。
2015-05-26 q-bio.PE
