Effects of discordance between species and gene trees on phylogenetic diversity conservation
系统发育多样性指数，如公平比例（FP）指数经常被讨论作为生物多样性保护的优先标准。它们根据物种对总体多样性的贡献对物种进行排名，同时考虑到每个物种在基本系统发育树中的位置所表明的独特和共同的进化历史。传统上，系统发育树是从单个基因推断的，并且所得到的基因树被假定为物种树的有效估计，即，被研究物种的“真实”进化史。然而，如今，通常对数百或数千个基因的整个基因组进行测序，并且通常情况下，在整个基因组中的不同基因中存在相互冲突的系谱历史，导致个体基因树和物种树之间的不一致。在这里，我们分析了基因和物种树不一致的优先级决定的基础上FP指数的影响。特别是，我们认为诱导的分类群的排序顺序（i）FP指数的物种树，和（ii）预期FP指数在所有基因树的历史与物种树。一方面，我们表明，对于特定的树的形状，这两个排名总是一致的。另一方面，我们表明，对于所有的叶数大于或等于5，有两个排名不同的树种树。最后，我们说明了在不同的基因树和物种树估计的经验多位点哺乳动物数据集的FP指数获得的排名的变化。
2022-09-01 q-bio.PE
Phylogenetic Proximity and Nestedness in Mutualistic Ecosystems
我们研究了互惠生态系统中物种之间的接触模式是如何受到每个公会物种之间的系统发育接近性的影响。我们开发了一些理论工具来衡量这种影响，我们用它们来检查一些真正的互惠系统。我们的目标是确定这种接近在出现嵌套式接触模式中的作用。我们的结论是，虽然系统发育的接近是兼容的嵌套它不能被要求确定it.We发现，嵌套，而不是可以归因于一个一般的规则，物种往往表现为通才持有与同行的联系，已经有大量的接触。由这一规则产生的巢状生态系统显示出高度的系统发育多样性。这就是说，具有相似度的物种的对应物不是系统发育的邻居。
2010-07-30 q-bio.PE
On Tree Based Phylogenetic Networks
通过在树的边之间添加水平边，可以从树中获得一大类系统发育网络。这些网络称为树型网络。网状可见网络和子兄弟网络都是基于树的。在这项工作中，我们提出了一个简单的必要和充分条件，树为基础的网络，并证明了有一个通用的树为基础的网络，每一个物种，使每一个系统发育树上相同的物种是这个网络的基础。基于泛树的网络的存在意味着，对于任何给定的系统发育树集合（分别为：集群）上存在一个基于树的网络，显示所有这些。
2015-09-08 q-bio.PE
Does Phylogenetic Proximity Explain Nestedness in Mutualistic Ecosystems?
我们研究了互惠生态系统中物种之间的接触模式是如何受到每个公会物种之间的系统发育接近性的影响。我们开发了一个动力学模型，旨在建立这种接近的嵌套模式的接触中出现的作用。我们还定义了一个参数，提供了一个直接的测量系统发育接近的影响，在一个给定的模式的接触。我们的结论是，虽然系统发育的接近是兼容的嵌套它不能被声称是它的原因，我们发现，嵌套反而可以归因于一个一般的规则，即物种倾向于与已经有大量的接触对应物保持联系。如果将两个公会的系统发育结构纳入分析，则该规则相当于最大化任一公会物种的互惠对应物的系统发育多样性。
2011-10-17 q-bio.PE
Hedging our bets: the expected contribution of species to future phylogenetic diversity
如果物种灭绝的预测成立，那么今天的“生命之树”可能与（比如）100年后的完全不同。我们描述了一种技术来量化每个物种可能对未来生物多样性做出多大贡献，以其对系统发育多样性的预期贡献来衡量。我们的方法考虑了所有可能的情况下，将在未来的某个时间存在的物种集，并根据其可能性下的独立（但不相同）分布的物种灭绝的权重。虽然灭绝的情况下，通常可以是非常大的数量，我们表明，有一个简单的算法，将快速计算这个指数。该方法的实施和应用的原猴纲灵长类动物作为一个测试案例，相关的物种排名进行比较，相关的措施（“沙普利指数”）。我们描述的指数生根和无根树，和修改，也包括焦点类群的灭绝概率，使其直接可比一些新的保护指标。
2007-04-20 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
On the Complexity of Optimising Variants of Phylogenetic Diversity on Phylogenetic Networks
系统发生多样性（PD）是现代物种（类群）集合的生物多样性的重要定量度量。这一衡量标准是基于收集的物种之间的进化距离。不严格地说，如果$\mathcal{T}$是一棵有根系统发育树，其叶集$X$代表一组物种，其边具有实值长度（权重），则$X$的子集$S$的PD得分是连接$S$中物种的$\mathcal{T}$的最小子树的边的权重之和。在本文中，我们定义了几个自然变异的PD评分的一个子集的类群相关的一个已知的根系统发育网络。在这些变体下，我们探索，对于正整数$k$，当输入被限制到不同类的有根系统发育网络时，确定大小为$k$的分类群的所有子集的最大PD分数的计算复杂性
2021-07-16 math.CO q-bio.PE
Zig-zag sampling for discrete structures and non-reversible phylogenetic MCMC
本文提出一种适用于离散-连续混合状态空间的Zig-zag采样方法，无需假设离散变量结构，在基于Kingman溯祖过程的遗传学实例中相较Metropolis-Hastings算法实现高达数个数量级的效率提升，并避免了哈密顿蒙特卡洛的边界穿越复杂性。
2022-01-18 math.ST q-bio.PE stat.CO
Weighted Food Webs Make Computing Phylogenetic Diversity So Much Harder
本研究推广了在加权食物网约束下最大化系统发育多样性的问题，证明即使星形结构也NP难，并提出参数化算法，在顶点覆盖数参数下可固定参数处理。
2025-10-07 cs.DM q-bio.PE
Estimating phylogenetic trees from genome-scale data
随着研究人员收集越来越大的分子数据集来重建生命之树，不同生物体基因组中信号的异质性对传统的系统发育分析提出了挑战。已经提出了一类被称为“物种树方法”的系统发育方法，以直接解决基因树异质性的一个重要来源，即当进化谱系快速辐射时发生的不完全谱系排序或深度合并，导致来自单个底层物种树的基因树的多样性。虽然这种方法越来越受欢迎，但在某些方面，它们被谨慎采用，部分原因是越来越多的例子表明，连接或超矩阵方法与物种树方法之间存在强烈的系统发育冲突。在这里，我们回顾理论和实证的例子，帮助澄清这些冲突。将连接视为多物种合并器提供的更一般模型的特殊情况，可以帮助解释两种方法在多物种基因组数据集上的行为差异。最近的工作表明，物种树的方法是更强大的连接方法，一些系统发育分析的经典挑战，包括快速演变的DNA序列，碱基组成的异质性和长分支的吸引力的网站。我们发现，如分箱，旨在增加物种树分析中的信号的方法，可以扭曲基因树的分布和不一致。计算效率高的物种树方法，结合生物现实主义是一个关键的全基因组数据的系统发育分析。
2015-01-15 q-bio.PE
Tropical Logistic Regression Model on Space of Phylogenetic Trees
本文提出热带几何框架下的逻辑回归模型用于系统发育树分类，在AUC上优于经典逻辑回归，并可作为对枝长敏感的MrBayes MCMC收敛判据。
2024-06-07 math.CO q-bio.PE
The Fair Proportion is a Shapley Value on phylogenetic networks too
系统发育树中物种的公平比例是一个非常简单的衡量标准，用于评估其相对于树所代表的整体系统发育多样性的价值。最近Fuchs和Jin证明了它等于联盟博弈的Shapley值，该联盟博弈将物种的每个子集发送到树中的根系统发育多样性。在本文中，我们证明了这一结果扩展到自然翻译的公平比例和根系统发育多样性根系统发育网络。我们还推广到有根系统发育网络的表达无根系统发育多样性游戏的系统发育树由Haake，Kashiwada和苏。
2018-04-05 q-bio.PE
`Lassoing' a phylogenetic tree I: Basic properties, shellings, and covers
一个经典的结果，进化生物学的基础，指出边加权树$T$的叶集$X$，积极的边缘权重，没有2度的顶点可以唯一地重建从一组叶到叶之间的距离$X$的任何两个元素。在生物学中，$X$对应于一组分类群（例如现存物种），树$T$描述了它们的系统发育关系，边缘对应于较早的物种进化一段时间，直到通过一些物种形成/分叉事件分裂成两个或多个物种，它们的长度对应于在这样的物种中随着时间的推移积累的遗传变化。在本文中，我们调查哪些子集的$\binom{X}{2}$足以确定（“套索”）一棵树从叶到叶的距离引起的树。这个问题特别具有话题性，因为对遗传距离的可靠估计--即使（如果不是特别的话）通过现代大规模测序方法--一般来说也只能用于某些分类群的组合。
2011-07-14 cs.CE cs.DS q-bio.PE
Transformations to simplify phylogenetic networks
本文形式化研究系统发育网络到同叶集树的变换及其一致性，证明 LSA 树方法满足新增物种下的一致性，而多种常用及新方法不满足。
2024-12-06 q-bio.PE
Whole Genome Phylogenetic Tree Reconstruction Using Colored de Bruijn Graphs
我们提出了kleuren，一种新的组装免费的方法来重建系统发育树使用的着色de Bruijn图。kleuren的工作原理是构建着色的de Bruijn图，然后遍历它，在图中找到提供系统发育信号的气泡结构。然后将气泡对齐并连接以形成超矩阵，从中推断出系统发育树。我们介绍了kleuren用来完成这项任务的算法，并显示其性能重建的系统发育树的12种果蝇。kleuren准确地重建了已建立的系统发育树，是利用全基因组序列重建系统发育树的可行工具。软件包可从以下网址获得：https://github.com/Colelyman/kleuren
2017-09-23 cs.DS q-bio.PE
On estimating the effective sample size of phylogenetic trees in an autocorrelated chain
University of Auckland（奥克兰大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文提出利用条件种群分布和概率估计器来改进系统发育树的有效样本量估计，探讨了不同方法的准确性和计算成本。
2026-10-12 q-bio.PE
Distribution of phylogenetic diversity under random extinction
系统发育多样性是描述一个物种子集在进化树中所占的比例的一种度量。如果将此应用于在未来某个时间仍然存在的当前物种的（未知）子集，则这种“未来系统发育多样性”提供了对生物多样性保护中各种灭绝情景影响的衡量。在本文中，我们研究了一个简单的灭绝模型（广义的子弹场模型）下的未来系统发育多样性的分布。我们表明，未来的系统发育多样性的分布收敛到一个正态分布的物种数量的增长（在温和的条件下，这是必要的）。我们还描述了一种算法来计算有效的分布，提供的边长是完整的，并简要概述了我们的研究结果对生物多样性保护的意义。
2007-08-02 q-bio.PE q-bio.SC
Quantifying the difference between phylogenetic diversity and diversity indices
针对 Fair Proportion 与 Equal Splits 两种指数，研究系统发育多样性与物种指数之和的差异，并在边长总和或最大值约束下确定其最大差值。
2023-04-21 math.CO q-bio.PE
Compactifications of phylogenetic systems and species of electrical networks
提出圆形电网络与圆形平面分裂系统间的图映射，将其扩展至空间紧化以保留仙人掌结构，并通过组合物种实现对诱导系统发育分裂系统的优雅枚举。
2025-05-29 math.CO q-bio.PE
Statistical learning with phylogenetic network invariants
系统发生网络提供了一种手段来描述被认为在进化过程中经历了杂交或基因流动的物种的进化历史。一组这样的物种的突变过程可以被建模为系统发育网络上的马尔可夫过程。以前的工作表明，从Jukes-Cantor系统发育网络模型的网站模式的概率分布必须满足一定的代数不变量。作为一个推论，系统发育网络的各个方面在理论上可以从位点模式频率中识别出来。在实践中，由于序列进化的概率性质，系统发育网络不变量将很少得到满足，即使是在模型下生成的数据。因此，使用网络不变量来推断系统发育网络需要一些手段来解释残差，或从零开始的偏差，当观察到的站点模式频率被代入不变量时。在这项工作中，我们提出了一种利用不变残差和支持向量机来推断四叶一级系统发育网络的方法，从该方法可以重建更大的网络。给定一组物种的数据，首先在模型数据上训练支持向量机，以学习与不同网络结构相对应的残差模式，从而对产生数据的网络进行分类。我们证明了我们的方法从指定的模型和灵长类动物数据的模拟数据的性能。
2022-11-22 q-bio.PE
Stochastic Models for Phylogenetic Trees on Higher-order Taxa
简单的随机模型的系统发育树的物种已经得到了很好的研究。但是，许多古生物学数据关注的是更高级分类群的时间序列或树木，而任何关于现存群体之间关系的广泛图景都需要使用更高级分类群。一个连贯的模型，树（说）属应该包括一个物种水平的模型和一个模型的分类方案，物种被分配到属。我们提出了一个这样的模型的一般框架，并描述了三种替代的分类方案。结合Aldous-Popovic（2005）的种级模型，得到了高阶树的模型，并对高阶树模型进行了分析研究。特别是，我们推导出公式的寿命属，每属的物种数的分布，并为后代结构的树属。
2007-08-28 math.PR q-bio.PE
Phylogenetic diversity and biodiversity indices on phylogenetic networks
在生物多样性保护中，通常需要优先保护物种。现有的优先排序方法，如公平比例指数和沙普利值，是基于系统发育树和排名物种根据其对整体系统发育多样性的贡献。然而，在许多情况下，进化并不是树状的，因此，系统发育网络作为系统发育树的推广而脱颖而出，允许表示非树状的进化事件，如水平基因转移或杂交。在这里，我们将系统发育多样性和系统发育多样性指数的概念从系统发育树扩展到系统发育网络。一方面，我们考虑系统发育网络的树状内容，例如网络显示的（多）组系统发育树以及与之相关的LSA树;另一方面，我们直接从网络的内部结构推导出分类单元子集的系统发育多样性和生物多样性指数。此外，我们介绍我们的软件包NetDiversity，这是在Perl中实现的，并允许计算所有广义的系统发育多样性和广义系统发育多样性指数建立在本说明中，是独立的遗传概率的措施。我们将我们的方法应用到一个代表剑尾鱼和鸭嘴鱼（剑尾鱼：Poeciliidae），一组广泛杂交的物种之间的进化关系的遗传网络。
2018-02-05 math.CO math.PR q-bio.PE
Do branch lengths help to locate a tree in a phylogenetic network?
系统发生网络越来越多地用于进化生物学，以代表物种的历史，经历了网状事件，如水平基因转移，杂交物种形成和重组。在这种背景下出现的最基本的问题之一是，是否可以通过给定的网络来解释所有物种中具有一个拷贝的基因的进化。在数学术语中，这通常被翻译成以下方式：给定的系统发育树是否包含在给定的系统发育网络中？最近，这种树包含问题已经从计算的角度被广泛地研究，但是大多数研究仅仅集中在系统发育的拓扑结构上，忽略了一条信息，在系统发育树的情况下，通常通过进化分析推断：分支长度。这些测量变化的量（例如，核苷酸取代），其沿着同源性的每个分支发生。在这里，我们研究了一些版本的树包含问题，明确占分支长度。我们表明，虽然长度信息有可能更精确地定位一棵树在网络中，这个问题是在其最一般的形式计算困难。积极的一面是，对于一些生物相关性的特殊情况，我们提供了有效解决这个问题的算法。这包括有限复杂度的网络的情况，对于这种情况，可以在具有与输入树相同拓扑的网络所包含的树中恢复在分支长度方面最接近的一个。
2016-07-21 cs.DS q-bio.PE
Phylogenetic Diversity Rankings in the Face of Extinctions: the Robustness of the Fair Proportion Index
在资源有限的情况下，保护物种的规划往往涉及对优先考虑哪些物种的困难选择。确定物种优先次序的一种方法是考虑它们的“进化独特性”，即它们在系统发育树上的相对进化孤立性。在文献中已经引入了几种进化隔离指标或系统发育多样性指数，其中包括所谓的公平比例指数（也称为“进化独特性”得分）。该指数将一棵树的总多样性分配给所有叶子，从而为保护提供了一个简单的优先级标准。在这里，我们专注于从公平比例指数获得的优先顺序，并分析物种灭绝对这一排名的影响。更确切地说，我们分析了当一些物种灭绝时，排名顺序可能会改变的程度，并重新计算剩余类群的公平比例指数。我们发现，对于每个系统发育树，有边长，使每樱桃一叶灭绝完全逆转的排名。此外，我们表明，即使只有排名最低的物种灭绝，排名顺序可能会发生巨大变化。最后，我们分析了这两个灭绝的情况下（灭绝的排名最低的物种和灭绝的每樱桃一叶）的经验和模拟树木的集合的影响。在这两种情况下，我们都可以观察到优先顺序的显著变化，突出了我们的理论发现的经验相关性。
2021-07-01 math.CO q-bio.PE
A guide through a family of phylogenetic dissimilarity measures among sites
生态学研究现在已经超越了物种周转的措施，对措施的系统发育和功能相异性的主要目标：解开驱动物种分布的过程，从本地到广泛的规模。系统发育和功能分析之间的一个根本区别是，系统发育本质上依赖于树状结构。当一棵系统发育树的分支有长度时，这些分支上的每个进化单位就可以被看作是一个基本实体，在这个实体上，应该测量位点之间的差异。因此，最近的几个网站之间的系统发育差异的措施是传统的相异指数，物种取代进化单位。由此产生的指数被命名为PD相异度指数。在这里，我回顾和比较指数和排序的方法，虽然第一次开发的网站，以分析物种组成的差异，可以适应描述PD网站之间的差异，从而揭示了如何沿环境梯度分布的谱系，或栖息地或地区之间。作为一个例子，我表明，在墨西哥恰帕斯州的塞尔瓦Lacandona的干扰梯度的主要栖息地之间的PD差异的量是强烈依赖于物种是否加权其丰度或没有，和用于测量PD差异的指数。总体而言，家庭的PD相异度指数有一个重要的潜力，为未来的系统发育多样性分析，因为它受益于几十年的研究物种相异度的措施。我提供的线索，以帮助选择许多潜在的指数，确定哪些指数满足最小的基础属性，并分析其灵敏度丰度，大小，多样性，和联合缺席。
2015-06-21 q-bio.PE q-bio.QM
Combinatorial Scoring of Phylogenetic Networks
根据物种的特征构建其系统发育树和网络是植物基因组学研究的关键问题之一。虽然这个问题的解决方案并不总是唯一定义的，并且存在多种树/网络构建方法，但重要的是要衡量构建的网络如何捕获跨物种的给定字符关系。在目前的研究中，我们提出了一种新的方法来衡量一个给定的系统发育网络的特异性方面的字符状态分布在叶子的网络可能会施加的总数。而对于二叉系统发育树，这个数有一个精确的公式，只取决于叶子和字符状态的数量，而不是对树的拓扑结构，情况要复杂得多的非二叉树或网络。尽管如此，我们开发了一个算法的组合枚举这样的分布，这是适用于任意树和网络在一些合理的假设。
2016-08-08 cs.DS math.CO 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
Phylogenetic Networks Do not Need to Be Complex: Using Fewer Reticulations to Represent Conflicting Clusters
系统发育树被广泛用于显示物种群体如何进化的估计。每一棵系统发育树都可以被看作是一个簇的集合，这些簇是从一个共同祖先进化而来的物种的亚群。当针对多个数据集（例如针对不同的基因）获得系统发育树时，它们的聚类通常是矛盾的。因此，这种数据集的所有聚类的集合不能被组合成单个系统发育树。系统发生网络是系统发育树的推广，可用于显示更复杂的进化历史，包括杂交、重组和水平基因转移等网状事件。在这里，我们提出了新的CASS算法，可以将任何一组聚类组合成一个系统发育网络。我们表明，CASS构造的网络通常比其他可用的方法构造的网络简单。此外，我们表明，CASS是保证产生一个网络，最多有两个双连通组件，每当这样的网络存在。我们已经实现了CASS，并将其集成到免费提供的Dendroscope软件中。
2009-10-16 q-bio.PE
G-protein coupled receptor subfamily identification using phylogenetic comparison of gene and species trees
大多数从蛋白质初生结构预测蛋白质功能的方法是基于查询序列与已知功能序列之间的相似性。然而，这种方法忽略了基因复制（旁系）或基因的趋同进化的发生。考虑到所研究基因的进化历史，对共享共同结构域的相关蛋白质的分析可以为具有未知功能的预测蛋白质提供更可靠的注释。开发了一个计算机程序，可以实时比较“基因树”与“物种树”。系统发生基因组注释器（PGA）对共享共同结构域的一组序列进行基于谱的多个序列比对，以生成系统发生基因树，将其与从比对的核糖体RNA数据推断的物种系统发生进行比较。然后，相关的蛋白质结构域与相应物种的同源性并排显示。用四重困惑法给出了基因簇（分支）的统计支持。这种分析很容易区分旁系同源物和直系同源物，从而能够鉴定由基因重复产生的蛋白质，并预测相似序列组中可能的功能差异。该工具在G蛋白偶联受体超家族的三个不同的亚家族中进行了测试。在分析的数据集，旁系预测同意与已知的亚科分组，这表明亚科分歧是由祖先节点的重复事件。
2014-04-02 q-bio.BM q-bio.PE
Counting and optimising maximum phylogenetic diversity sets
在保护生物学中，系统发育多样性（PD）提供了一种方法来量化当前物种快速灭绝对进化“生命之树”的影响。这种方法认识到，灭绝不仅消除了物种，而且还消除了灭绝物种所共有的独特特征的树枝。在本文中，我们调查了三个问题，相关的PD。第一个问题是，在给定的树中，有多少组给定大小的物种$k$保持最大可能的PD量。这样的最大PD集的数量可以是非常大的，即使对于中等大小的微处理器。我们提供了一个最大PD集的组合表征，专注于设置分支长度是超度量（例如，与时间成比例）。这导致了一个多项式时间算法计算的最大PD集的大小$k$通过应用生成函数的数量，我们还调查了类型的树的形状，港口最（或最少）的最大PD集的大小$k$。我们的第二个问题涉及优化一个线性函数的物种（被视为叶的系统发育树）在所有最大PD集的给定大小。使用从第一个问题的表征结果，我们展示了如何在多项式时间内解决这个优化问题，即使最大PD集的数量可以呈指数增长。我们的第三个问题考虑了一个对偶问题：如果$k$物种灭绝，那么在生成的树中PD的最大可能{ \em损失}是多少？对于这个问题，我们描述了一个多项式时间的解决方案的基础上动态规划。
2022-04-12 q-bio.PE
Polynomial-Time Algorithms for Phylogenetic Inference Problems involving duplication and reticulation
物种遗传学中的一个常见问题是试图从基因树中推断物种的遗传。我们考虑这个问题的不同变体。第一个变种，称为无限制最小事件推理，旨在推断一个物种树的基础上的模型与物种形成和重复的重复聚集在重复的插曲。我们的目标是尽量减少此类事件的数量。第二种变体，亲本杂交，旨在推断一个物种\emph{network}的基础上的模型与物种形成和网状。目标是最小化网状事件的数量。这是一个变种的杂交数问题，更慷慨的看法，基因树是一致的一个给定的物种网络。我们表明，这些看似不同的问题实际上是密切相关的，可以令人惊讶的是，都可以解决在多项式时间内，使用一种结构，我们称之为“串珠树”。然而，我们也表明，基于这些问题的方法必须小心使用，因为最佳物种的遗传总是有一个限制的形式。为了缓解这个问题，我们引入了一个新的变种的无限制的最小Epperiment推断，最大限度地减少重复发作的深度。我们证明了这个问题的新变体也可以在多项式时间内求解
2019-08-09 q-bio.PE
Data Requirement for Phylogenetic Inference from Multiple Loci: A New Distance Method
我们考虑的问题估计的进化历史的一组物种（遗传或物种树）从几个基因。已知单个基因（基因树）的进化历史可能在拓扑上彼此不同，并且与潜在的物种树不同，这可能混淆系统发育分析。实践中的另一个复杂性是，必须从有限长度的分子序列中估计基因树。我们提供了第一个完整的数据需求分析的物种树重建方法，考虑到在基因水平上的估计误差。根据这一标准，我们还设计了一种新的重建算法，可证明改善了所有以前的方法在一个政权的利益。
2014-06-30 cs.CE cs.DS math.PR
Identifiability of the unrooted species tree topology under the coalescent model with time-reversible substitution processes, site-specific rate variation, and invariable sites
对一系列生物进化历史的推断是进化生物学中一个基本的重要问题。从基因组测序项目产生的DNA序列数据的丰富性，导致了这些系统发育关系的推断的重大挑战。这些挑战之一是根据从整个基因组中取样的几个不同基因的序列信息推断一系列物种的进化历史。人们普遍认为每个基因都有自己的系统发育史，这可能与物种树不一致。已知这种基因树不一致的许多可能原因。最好的研究是不完全谱系排序，这是通常由合并过程建模。许多基于聚结过程的方法已经被提出用于估计给定DNA序列数据的系统发育树。然而，这些方法的使用假设系统发育物种树可以从树的叶子处的DNA序列数据中识别，尽管这还没有正式建立。我们证明了无根拓扑的n叶系统发育物种树是一般可识别的观察数据在树叶的树，假设已经出现了从合并过程下的时间可逆的替代过程的可能性，特定网站的速率变化建模的离散伽玛分布和不变的网站的比例。
2015-07-03 q-bio.PE
A minimal compact description of the diversity index polytope
Maastricht University（马斯特里赫特大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
研究多样性指数的组合特性，为多样性指数多面体提供最简紧凑描述，并扩展多面体以研究生物多样性测量。
2026-05-07 math.OC q-bio.PE
Predicting the depth of the most recent common ancestor of a random sample of $k$ species: the impact of phylogenetic tree shape
研究随机采样k个物种的最近期共同祖先深度，分析系统发育树形状对结果的影响。
2025-12-02 math.CO math.PR q-bio.PE
Phylogenetic consensus networks: Computing a consensus of 1-nested phylogenetic networks
计算一个\emph{consensus tree}以总结一系列有根系统发育树的共同特征是系统发育遗传学中一个重要且研究得很好的问题，所有的叶子集合都被同一个物种集合X双射标记。然而，最近，它已成为兴趣，找到一个更一般的，根有向无环图的集合的所有的sink集双射标记的~（X），所谓的有根\emph{phylogenetic networks}的共识。这些网络用于分析相互交叉的物种的进化，例如植物和病毒。在本文中，我们介绍了一种算法，用于计算一个所谓的1- \emph{nested}系统发育网络的集合的共识。我们的方法建立在Roselló等人之前的结果之上。该结果描述了任何1-嵌套系统发育网络的编码，即（X）的子集的有序对的集合。更具体地说，我们描述了作为某些1-嵌套系统发育网络的编码而出现的有序对的集合，然后使用这个特征来计算$O(t|X|^2+|X|^3)$时间内~ $t$ 1-嵌套网络集合的\emph{consensus network}。将我们的算法应用到一组系统发育树上，得到了著名的多数规则共识树。我们的方法为未来的工作带来了几个新的方向，我们希望它能提供一个有用的新工具来帮助理解复杂的进化场景。
2021-07-20 q-bio.PE
Estimation of Phylogenetic Tree using Gene Sequencing Data
本研究融合现有系统发育树估算模型与遗传算法，采用NCBI的Entrez数据库数据和模块化并行方法，构建独立平台以实现基因序列数据的最优系统发育树估算。
2025-09-01 q-bio.PE
Torchtree: flexible phylogenetic model development and inference using PyTorch
本文提出基于PyTorch的torchtree框架，通过自动微分与插件系统支持固定树拓扑的系统发育模型开发与变分推断，在速度与精度上媲美BEAST，并探索前向KL散度优化以处理不可微模型。
2024-06-26 q-bio.PE stat.CO
Phylogenetic diversity indices from an affine and projective viewpoint
本文引入了基于子集（簇）和二分（分裂）的更一般系统发育多样性指数，利用仿射与射影几何的离散类比建立统一框架，为基于有根和无根系统发育树的指数提供推广、新证明及新变体。
2024-03-23 math.CO q-bio.PE
Characterization of a Branch of the Phylogenetic Tree
我们使用分析模型和计算机模拟的组合来深入了解进化的动态。我们的研究结果表明，某些有趣的现象最终会从化石记录中出现。例如，应该有一个“龟兔效应”：那些物种死亡率最小的属可能比物种出生率和死亡率大的属生存得更长。一个完整的表征的行为的系统发育树对应的属和准确的数学表示的各个阶段。我们应用我们的研究结果来解决某些有争议的问题，如在古生物学间断平衡的重要性，以及是否独特的寒武纪门已经存活到现在。
2005-12-01 q-bio.PE
Trinets encode tree-child and level-2 phylogenetic networks
系统发生网络概括了进化树，通常用于表示经历网状进化过程（如杂交、重组和横向基因转移）的物种的进化历史。最近，人们对尝试开发从三联体（即三个物种的有根树）构建有根系统发育网络的方法产生了极大的兴趣。然而，尽管三联体确定或编码有根系统发育树，但它们通常不编码有根系统发育网络，这是任何此类方法的潜在问题。受这一事实的启发，Huber和Moulton最近引入了trinitial，作为有根三元组对网络的自然扩展。特别是，他们表明，1级系统发育网络是由它们的tradition编码的，并且还强调所有"可恢复的"有根系统发育网络都是由它们的tradition编码的。在这里，我们证明了可恢复的二进制2级网络和二叉树子网络也是由它们的trunk编码的。要做到这一点，我们证明了两个分解定理的基础上traditional持有所有可恢复的二元根系统发育网络。我们的研究结果提供了一些额外的证据支持的猜想，traditional编码所有可恢复的根系统发育网络，也可能导致新的方法来构建系统发育网络从traditional。
2012-10-01 math.CO q-bio.PE
Enumerating monophyletic characters in mathematical phylogenetics
Institute of Mathematics and Computer Science, Greifswald University（格赖夫斯瓦尔德大学数学与计算机科学研究所）；School of Mathematics and Statistics, University of New South Wales（新南威尔士大学数学与统计学院）；Department of Mathematical Sciences, New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院数学科学系）；National Institute for Theory and Mathematics in Biology, Northwestern University and The University of Chicago（西北大学和芝加哥大学生物理论与数学国家研究所）
研究数学系统发育学中如何识别单系群性状，给出通用公式及针对二元性状和特定树形的简单公式，还通过线性时间算法探讨单系性与最大简约法的关系。
2026-07-27 math.CO q-bio.PE
A partial order and cluster-similarity metric on rooted phylogenetic trees
根的系统发育树是系统发育分析的许多领域不可或缺的。最近引入了树相似性度量，以限制距离分布的偏斜，并确保相邻的树具有相似的层次结构。在本文中，我们引入了一个新的集群相似性度量根系统发育树空间，有一个相关的本地操作，允许轻松计算的邻域，一个特质，是理想的MCMC计算。度量定义的Hasse图上的距离诱导的根系统发育树，本身基于树之间的层次保持映射的概念上的偏序。我们介绍的偏序是一个细化的层次结构上的著名的细化顺序。偏序映射和层次保持映射两者也可以是独立感兴趣的。
2019-11-25 math.CO q-bio.PE
Tracing evolutionary links between species
地球上所有的生命都可以追溯到一个共同的起源，这一观点至少可以追溯到查尔斯·达尔文的《物种起源》。从那时起，生物学家们就试图根据我们今天所能观察到的化石以及存在于不同生物体的基因组和表型中的进化信号来拼凑这棵“生命之树”的各个部分。数学在帮助将遗传数据转化为系统发育（进化）树和网络方面发挥了关键作用。在这里，我将解释遗传学中的一些中心概念和基本结果，它们受益于数学的几个分支，包括组合学，概率和代数。
2014-02-16 q-bio.PE
Autopolyploidy, allopolyploidy, and phylogenetic networks with horizontal arcs
多倍化是一个进化过程，通过这个过程，一个物种获得了其完整染色体组的多个拷贝。它留下的信号的网状性质意味着系统发育网络提供了一个框架来重建受其影响的物种的进化历史。这样做的主要策略是首先构建一个所谓的多重标记树，然后以某种方式从中推导出这样的网络。因此，出现了以下问题：如果这样一棵树不容易找到，那么关于过去又能说多少呢？通过将多倍体数据集视为我们称之为倍性（水平）配置文件的特定向量，我们表明，在其他结果中，总是存在以串珠状系统发育树形式的系统发育网络，其具有实现给定倍性配置文件的附加弧。有趣的是，几乎所有这些额外弧的两个端点都可以被解释为在时间上共存，从而为我们的网络增加了生物真实性，这是一个通常不被系统发育网络所享受的特征。此外，我们表明，我们的网络可以被看作是一个发电机的倍性配置文件空间，一个新的概念，类似于系统发育树空间，我们引入能够比较系统发育网络，实现一个和相同的倍性配置文件。我们说明了我们的研究结果在一个公开的中提琴数据集。
2023-02-19 q-bio.PE
Normalising phylogenetic networks
有根系统发育网络提供了一种描述物种关系的方法，当进化偏离简单的树模型时。然而，从基因组数据推断出的网络可能高度混乱，使得难以辨别存在的主要网状信号。在本文中，我们描述了一种自然的方式将任何有根系统发育网络转换成一个更简单的规范网络，它具有理想的数学和计算特性，并且只基于原始网络中的“可见”节点。该方法已经实现，我们展示了它的应用程序的一些例子。
2021-05-28 q-bio.PE
An algorithm for reconstructing level-2 phylogenetic networks from trinets
物种之间相互杂交或交换遗传物质的进化历史可以用叶标记的有向图来表示，称为系统发育网络。在系统发育网络的新兴领域中的一个主要挑战是开发通过将小网络合并成单个大网络来构建此类网络的算法。系统发育网络的层次是衡量其偏离树的一个尺度;网络的层次越高，它变得越不像树。已经开发了用于从小网络构建第1级网络的各种算法。然而，1级网络可能无法捕获某些数据集的复杂性。在本文中，我们提出了一个多项式时间的算法，用于从一组3叶网络或树中构造一个有根的二进制2级系统发育网络。此外，我们证明了该算法将正确地重建这样的网络，如果它是给定的网络中的所有trunk作为输入。该算法在时间上运行$O(t\cdot n+n^4)$，其中$t$是输入树的数目，$n$是叶的数目。我们还表明，有一个根本性的障碍，从traditional构建3级网络，因此需要开发新的方法来构建3级和更高级别的网络。
2021-09-23 cs.DS q-bio.PE
Gene tree reconciliation including transfers with replacement is hard and FPT
系统发生树说明了基因和物种的进化历史。在大多数情况下，尽管基因随着它们所属的物种一起进化，但物种树和基因树并不相同，因为基因水平上的进化事件，如复制或转移。这些差异通过系统发育协调来处理，系统发育协调在形式上是基因树节点与物种树节点和分支之间的映射。我们研究的和解模型与基因转移，取代现有的基因，这是一个生物学上的重要事件，但从来没有包括在和解模型。此外，这个问题是接近一个经典的子树修剪和regraft（SPR）的距离问题，其中一个修剪的子树必须被regrafted只在一个分支更接近根的过时版本。我们证明了和解问题，包括转让和更换是NP-难的，如果物种和转让与更换是唯一允许的进化事件，那么它是固定参数听话（FPT）的和解的重量。我们证明了这些结果可以推广到已有的SPR问题。
2017-09-13 cs.DS q-bio.PE
Bayesian support for Evolution: detecting phylogenetic signal in a subset of the primate family
进化论认为，物种的多样性可以用带有变异的血统来解释。因此，所有生物都是通过共同的祖先联系在一起的。这个进化过程一定在我们的分子组成中留下了痕迹。在这项工作中，我们提出了一个随机化的程序，以确定一组5种灵长类动物的家庭，即猕猴，guereza，猩猩，黑猩猩和人类，保留了这些痕迹在其分子。首先，我们通过两个玩具例子来介绍随机化方法，从而理解其逻辑。然后，我们进行了DNA数据分析，以评估灵长类动物组是否包含系统发育信息，这些信息将它们联系在一个共同的进化历史中。这是通过监测贝叶斯测量进行的，称为边际似然，我们使用嵌套抽样进行估计。我们发现，如果这些灵长类物种没有共同的祖先，那么在数据中观察到的关系是不寻常的。结果与进化论完全一致。
2017-09-14 q-bio.PE q-bio.QM
No substitute for real data: phylogenies from birth-death polytomy resolvers should not be used for many downstream comparative analyses
系统发育的统计估计总是伴随着不确定性，适应这种不确定性是现代系统发育比较分析的重要组成部分。出生-死亡多项分解器（英语：birth-death polytomy resolver）是一种解释系统发育不确定性的方法，它仅使用分类学信息将缺失（未采样）的分类单元放置到系统发育树上。最近的鸟类和哺乳动物的研究已经使用这种方法来生成伪后验分布的系统发育树是完整的物种水平，即使在遗传数据的情况下，许多物种。许多研究人员已经使用这些分布的遗传学下游的进化分析，涉及的表型进化，地理和社区集会的推论。我证明，使用以这种方式构建的遗传学是不合适的许多问题，涉及性状。由于物种被随机放置在树上的性状值，出生-死亡多分割分解器打破了性状系统发育结构的自然模式。基于这些树的推论是可预测的，并且通常会严重偏向于一个方向，这个方向取决于性状中系统发育结构的潜在（真实）模式。我说明了连续和离散性状的现象的严重性，使用的例子从全球鸟类遗传学。
2015-03-17 q-bio.PE q-bio.QM
WebCVTree4: A Newly Designed Phylogenetic and Taxonomic Study Platform for Prokaryotes Using Composition Vectors and Whole Genomes
Wenzhou institute, University of Chinese Academy of Sciences（温州研究院，中国科学院大学）
WebCVTree4利用组成向量和全基因组数据，优化算法实现大规模物种系统发育分析，并提供交互式工具支持树状图可视化与分类注释。
2026-04-08 q-bio.GN q-bio.PE
Who is Who in Phylogenetic Networks: Articles, Authors and Programs
系统发育网络是20世纪90年代出现的一种新的模型，用于描述共存物种通过杂交、重组、横向基因转移等方式传递遗传信息的情况下的物种进化。与许多快速发展的领域一样，系统发育网络研究在方法、标准和词汇方面存在相当大的碎片化和多样性，因此需要一个关于文章、作者、技术、关键词和软件的综合数据库。我们描述了这样一个数据库，"谁是谁在系统发生网络"，可在www.example.com。"谁是谁在系统发生网络"包括600多个出版物和500名作者与一组丰富的200多个关键字有关的系统发生网络。该数据库与基于Web的工具集成，以可视化作者和协作网络，并使用常见的图形和社交网络指标（如中心性（介数，特征向量，度和接近度）和聚类）分析这些网络。我们提供有关数据库中条目的原始信息的下载，以及建议修改和向数据库提供新信息的设施。在本文中，我们还介绍了数据库的常见用例，并使用数据库中的信息和文本分析来确定系统发育网络研究的趋势。
2016-10-05 cs.DL q-bio.PE
Planar Rooted Phylogenetic Networks
有根系统发生网络是一个有向无环图，只有一个根，其汇对应于一组物种。由于这种网络对于表示经历了网状进化的物种的进化是有用的，因此人们对开发构建它们的理论和算法产生了极大的兴趣。然而，与进化树不同，这些网络可能是高度非平面的，这使得它们难以可视化和解释。在这里，我们研究平面有根系统发育网络的属性和算法，以决定是否有根网络具有某些特殊的平面性属性。特别是，我们介绍了三个自然子类的平面有根系统发育网络，并表明它们形成了一个层次结构。此外，对于著名的level-k网络，我们表明，level-1，-2，-3网络总是外，终端，向上平面，分别，和level-4网络不一定是平面的。最后，我们证明了一个正规网络是终端平面的当且仅当它是金字塔的。我们的研究结果利用高度发达的领域的平面有向图，我们相信，系统发育网络和平面图之间的联系应该证明是有用的，在未来开发新的方法来构建和可视化系统发育网络。
2022-06-27 math.CO q-bio.PE
On the Shapley value of unrooted phylogenetic trees
Shapley值是合作博弈论中的一个解的概念，最近被认为是无根和有根系统发育树的解。在这里，我们专注于无根树的Shapley值，并首先重新访问所谓的分裂计数的系统发育树和Shapley变换矩阵，允许计算Shapley值从树的边长。我们证明了非同构树可以有置换等价的Shapley变换矩阵和置换等价的零空间。这意味着估计与树相关联的分裂计数或其叶子的Shapley值不足以重建正确的树拓扑。然后，我们转向使用Shapley值作为生物多样性保护的优先级标准，并将其与贪婪的解决方案概念进行比较。在这里，我们表明，对于某些系统发育树，Shapley值可能会失败的优先级标准，这意味着跨越顶部$k$物种的多样性（排名由他们的Shapley值）不能近似所有$n$物种的总多样性。
2018-02-05 math.CO q-bio.PE
