Hadamard Phylogenetic Methods and the n-taxon process
\cite{Hendy89a, Hendy89}的Hadamard变换提供了一种使用随机模型进行序列演化的方法，而不必处理树空间和树的图形结构的复杂性。在这里，我们证明了变换可以表示在熟悉的$\bP[\bt] = e^{\bQ[\bt]}$公式的马尔可夫链。其关键思想是研究状态向量的演化，每个分类单元对应一个向量条目;我们称之为$n$ -分类单元过程。我们推导出该过程的转移概率。值得注意的是，研究结果表明，基于树的模型确实属于（多变量）指数分布家族。
2008-06-09 q-bio.PE
Novel Symmetry-preserving Neural Network Model for Phylogenetic Inference
针对系统发育推断中的长枝吸引问题，提出一种对称保持神经网络模型，利用置换不变函数处理树的同构性，在LBA场景下优于标准方法并降低内存需求。
2023-12-21 q-bio.PE
Perfect taxon sampling and fixing taxon traceability: Introducing a class of phylogenetically decisive collections of taxon sets
本文引入了保证系统发育决定性且可在多项式时间内识别的固定分类单元可追溯集合，通过组合方法和模拟比较其性质并纠正文献下界，同时提供了R软件包。
2025-05-28 math.CO 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
Reconciling taxonomy and phylogenetic inference: formalism and algorithms for describing discord and inferring taxonomic roots
虽然分类学经常被非正式地用于评估系统发育推断的结果并找到系统发育树的根，但缺乏这样做的算法方法。在本文中，我们正式这些程序和开发算法来解决相关问题。特别是，我们引入了一个新的算法，解决了“子着色”的问题，表示在给定的排名的分类和遗传学之间的差异。该算法改进了当前最好的算法在渐近复杂性方面的参数制度的利益，我们还描述了一个分支定界算法，节省了数量级的计算上的真实数据集。我们还开发了一个形式主义和算法生根系统发育树根据分类。所有这些算法都在免费软件中实现。
2011-10-01 cs.DS q-bio.PE
Epidemic reconstruction in a phylogenetics framework: transmission trees as partitions
从遗传数据重建流行病的传播树是最近引起一些兴趣的主题。已经证明，传播树结构可以通过增加系统发育树的内部节点来研究，该系统发育树是使用来自流行病的病原体序列与关于持有相应谱系的宿主的信息构建的。在本文中，我们注意到，这种增强相当于传输树和分区的系统发育树到连接的子树，每个子树包含一个提示之间的对应关系，并提供了一个框架，马尔可夫链蒙特卡罗推理的遗传学，以这种方式划分，给出了一种新的方法来共同估计两棵树。该程序集成在现有的系统发育推断包BEAST。
2014-06-02 q-bio.PE
Phylogenetic dynamics of MRCA ages and empirical moments of a Brownian trait
Institut Montpelliérain Alexander Grothendiek（蒙彼利埃亚历山大·格罗滕迪克研究所）；Université de Montpellier（蒙彼利埃大学）
研究布朗性状在系统发育树上前两个经验矩的时间动态，通过MRCA年龄分布推导方差表达式，并在广义生灭过程中给出显式公式。
2026-05-28 math.PR q-bio.PE
The standard lateral gene transfer model is statistically consistent for pectinate four-taxon trees
进化事件，如不完整的谱系排序和横向基因转移构成的主要问题，从基因树推断物种树，因为它们有时会导致基因树与潜在的物种树冲突。一个特别简单和有效的方法来推断物种树的基因树在这种条件下，是结合三个类群分析几个基因使用多数表决的方法。对于不完整的谱系排序，这种方法被认为是统计上一致的，然而，在横向基因转移的情况下，它是已知的，一个区域的不一致性确实存在一个特定的四分类单元树拓扑结构。在本文中，我们分析了所有剩余的四分类拓扑结构，并表明没有其他不一致的存在。
2013-04-22 q-bio.PE
Invariant versus classical quartet inference when evolution is heterogeneous across sites and lineages
经典的系统发育重建方法无法正确推断底层拓扑结构的一个原因是它们假设了过于简化的模型。在本文中，我们提出了一种拓扑结构重建方法符合最一般的马尔可夫模型的核苷酸取代，它也可以处理来自同一拓扑结构上的混合物的数据。它基于埃里克森使用系统发育不变量的想法，并提供了一个权重系统，可以用作基于四分法的输入。我们研究其性能的真实数据和广泛的模拟4-分类数据（时间均匀和非均匀，有或没有网站率异质性，并与不同的分支长度设置）。我们比较它的经典方法的邻居加入（与非线性距离），最大似然（与不同的基础模型），最大简约。我们的研究结果表明，该方法是准确和鲁棒的，具有类似的性能ML时，数据满足这两种方法的假设，并优于所有的方法时，这些是基于不适当的替代模型或当长和短分支都存在。如果对齐足够长，那么当它的一些假设被违反时，它也优于其他方法。
2014-10-27 q-bio.PE
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
Polyhedral geometry of Phylogenetic Rogue Taxa
遗传学家们都知道，在一个数据集中增加一个额外的分类单元（例如物种）可以以令人惊讶的方式改变最佳系统发育树的结构。然而，人们对这种“流氓分类群”效应知之甚少。在本文中，我们的行为特征的平衡最小进化（BME）遗传学的这种类型的数据集上使用工具，从多面体几何。首先，我们表明，对于任何距离矩阵存在的距离，一个“流氓分类”，这样的BME最优树的数据集与新的分类不包含任何非平凡的分裂（bipartitions）的原始数据的最优树。其次，我们证明了一个定理，限制这种类型的数据集的BME-最优树的拓扑结构，从而表明，一个流氓类群不能有任意的最优树的影响。第三，我们构建多面体锥计算BME流氓类群行为时，我们的原始数据适合四，五，六个类群的树给出完整的答案。我们使用这些锥来获得四个类群的流氓分类单元行为的充分条件，并通过模拟来了解流氓分类单元效应的频率。
2010-04-24 math.CO q-bio.PE
Algorithms for Reconstructing B Cell Lineages in the Presence of Context-Dependent Somatic Hypermutation
Duke University（杜克大学）
本文提出了一种结合数据增强和重要性采样的算法，用于在考虑位点依赖性和上下文依赖性的情况下更准确地重建B细胞谱系和祖先序列。
2025-12-29 q-bio.PE stat.CO stat.ME
Automatic detection of key innovations, rate shifts, and diversity-dependence on phylogenetic trees
已经开发了一些方法来推断物种多样化的差异率，通过时间和分支之间使用时间校准的系统发育树。然而，我们缺乏一个通用的框架，可以描绘和量化的异质混合物的动态过程中的单一的遗传。我开发了一种方法，可以识别任意数量的时变多样化过程的随机性，而无需事先指定它们的位置。该方法使用可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗模型之间的子空间，不同的多样化制度的数量不同。该模型假设，在进化制度的变化发生在跨分支的系统发育树下的复合泊松过程，并明确占率变化，通过时间和血统之间。使用模拟数据集，我证明了该方法可以用来量化复杂的混合物的时间依赖性，多样性依赖性，和恒定速率多样化的过程。我比较了该方法的性能的MEDUSA模型之间的谱系率变化。作为一个实证的例子，我分析了现代鲸鱼辐射过程中的物种形成和灭绝的历史。这里所描述的方法将大大促进探索宏观进化动力学在大型系统发育树，这可能已经形成了不同的进化过程的异质混合物。
2014-01-26 q-bio.PE q-bio.QM
Characterizing phylogenetically decisive taxon coverage
越来越多的生物学家在大量重叠的分类群上构建进化树，然后将它们组合成一棵“超级树”，将所有分类群分类。在本文中，我们问有多少覆盖的类群的总集合所需的这些子集，以确保我们有足够的信息来重建的超树唯一。我们描述了两个结果-一个组合特征的覆盖子集，以确保最多一个超树可以构造从较小的树（无论这些树可能是）和一个更自由的分析，只要求超树是非常有可能是唯一指定的覆盖子集上的树结构。
2009-06-26 q-bio.PE q-bio.QM
Distinguishing Convergence on Phylogenetic Networks
我们比较了两个，三个和四个类群的各种树木和网络的系统发育张量。如果一棵树或网络与另一棵树或网络之间的概率空间不相同，那么就会有系统发育张量可能出现在一棵树或网络上，而不是另一棵树或网络上。我们称这两个树或网络为可区分的。我们发现，对于二进制对称模型有没有两个分类树和网络是彼此区分，但有三个分类树和网络是彼此区分。我们比较的时间参数的系统发育张量的各种分类单元标签排列在一个给定的树或网络。如果一个分类单元标签排列的时间参数与另一个分类单元标签排列的时间参数都是非负的，那么我们说这两个分类单元标签排列彼此之间不是网络可识别的。我们发现，一些分类单元标签排列是网络可识别的。我们证明了一些四分类网络满足四点条件。在四分类群有根树的两种“形状”中，一种是由聚类b、c、d定义的，从左到右依次标记分类群。具有这种形状的网络和两个分类群之间的收敛，以根作为它们最近的共同祖先，满足四点条件。系统发育张量包含多项式方程，不能很容易地解决四个分类群或更高的树或网络。我们展示了如何从代数几何的方法，如Gröbner基地，可以用来解决多项式方程。我们表明，一些四分类群树和网络可以相互区分。
2016-06-23 math.AG math.RT q-bio.PE
On the distribution of interspecies correlation for Markov models of character evolution on Yule trees
重建系统发育树和理解进化过程的努力从根本上依赖于物种形成和突变的随机模型。在系统发育树中，最简单的连续时间物种形成模型是Yule过程，在这个过程中，新种〈动〉<动>以恒定的速率从现有的谱系中“诞生”。最近的工作已经阐明了圣诞树的一些结构特性，但这些特性如何影响在系统发育树顶端观察到的序列和性状模式仍然是未知的。了解物种形成和突变之间的相互作用，在简单的进化模型是必不可少的衍生有效的系统发育推断方法，并提供了深入了解系统发育研究的最佳设计。在这项工作中，我们得到的概率分布下的种间协方差的布朗运动和奥恩斯坦-乌伦贝克模型的表型变化的圣诞树。我们计算的概率分布的突变数量之间共享的两个随机选择的类群在一个圣诞树离散马尔可夫突变模型。我们的研究结果提出了系统发育信息含量的概括措施，阐明了相关生物序列或性状中位点模式之间的相关性，并为实验设计和系统发育树的重建提供了理论依据。
2014-08-15 q-bio.PE
Fast Algorithms for Reconciliation under Hybridization and Incomplete Lineage Sorting
将基因树与物种树相结合是一项重要的任务，它揭示了基因、基因组和物种的进化，以及基因的分子功能。在某些进化事件下，如杂交、基因复制/丢失或不完整的谱系排序，已经设计了一系列广泛的计算工具来完成这项任务。在两个或两个以上的这些事件下，协调基因树与物种遗传的工作也开始出现。我们的小组最近设计了简约和概率框架，用于调和基因树与系统发育网络，从而允许在不完整谱系排序的情况下检测杂交。虽然这些框架是通用的，可以处理任何拓扑结构，但它们是计算密集型的，使其应用于大型数据集不可行。在本文中，我们提出了两种新的方法来解决这两个框架，是基于祖先配置的概念的计算挑战。我们的方法仍然计算精确的解决方案，同时提高计算时间高达五个数量级。这些在速度上的实质性提高使这些统一的协调框架适用于更大的数据集。我们讨论了基因树和系统发育网络的拓扑特征如何影响新算法的性能。我们已经在我们的PhyloNet软件包中实现了这些算法，该软件包以开源形式公开提供。
2012-12-09 cs.DS q-bio.PE
Advances in Computational Methods for Phylogenetic Networks in the Presence of Hybridization
系统发育网络扩展了系统发育树，以允许模拟网状进化过程，如杂交。它们的形状是一个有根的、有向的、无环的图，当用进化参数（如发散时间和种群大小）进行参数化时，它们形成了分子序列进化的生成过程。系统发育网络推断的计算方法的早期工作完全集中在网状结构上，并寻找具有最少网状结构的网络来拟合数据。由于不完全谱系排序（ILS）等过程可能与杂交同时发生，因此过去十年的工作已经转向ILS存在下系统发育网络推断的计算方法。在如此短的时间内，在开发和实施这种计算方法方面取得了重大进展。特别是，简约性，似然，贝叶斯方法已被设计用于估计系统发育网络和相关参数使用估计的基因树作为数据。这些推理方法的使用已经被用于特定杂交假设的统计检验，如D-统计量。最近，直接从序列数据推断系统发育网络的贝叶斯方法被开发和实施。在本章中，我们将回顾这些进展，并讨论模型假设以及方法的优势和局限性。我们还讨论了平行的努力，在群体遗传学社区旨在推断类似的结构。最后，我们强调了该领域未来研究的主要方向。
2018-08-27 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
Distinguishing Phylogenetic Level-2 Networks with Quartets and Inter-Taxon Quartet Distances
本文为外标记平面且具gall结构的半有向level-2系统发育网络建立了统计一致推断的理论基础，证明四分体导出的类群间距离具有循环可分解性，从而支持基于四分体数据的稳健网络推断。
2025-10-13 math.CO q-bio.PE
EM for phylogenetic topology reconstruction on non-homogeneous data
背景：四个分类群的系统发育树拓扑结构的重建仍然是植物遗传学的主要挑战之一。它的困难在于考虑的进化模型没有太多的限制，正确处理长枝吸引问题。正确的重建4-taxon树是至关重要的，使四分之一为基础的方法的工作，并能够恢复大的同源性。结果如下：在本文中，我们考虑的期望最大化方法最大化的可能性（时间非齐次）的树上的进化马尔可夫模型。我们研究了它在重建4-taxon拓扑结构上的成功，以及它在基于四元系统发育重建方法（如QFIT和QuartetSuite）中作为输入方法的性能。我们的研究结果表明，这里提出的方法优于相邻连接和通常的（时间均匀连续时间）最大似然方法的4叶树与非线性瞬时速率异质性，并执行类似于通常的连续时间最大似然数据满足两种方法的假设。结论：本文提出的方法是非常适合于重建拓扑结构的任何数量的类群通过基于四分之一的方法，是高度准确的，特别是关于很大程度上发散树和时间非均匀数据。
2014-06-18 q-bio.PE
Extended Distance-based Phylogenetic Analyses Applied to 3D Homo Fossil Skull Evolution
本文展示了如何使用新开发的基于距离的进化树推理方法分析3D几何形态测量数据，并扩展到平面图。应用这些方法对13种不同的人属头骨的头盖骨（头盖骨）进行三维表示，从大约160万年前的直立人到现代人，产生了一个非常清晰的系统发育树。各种进化假说进行了测试。这些测试的结果包括拒绝海德堡人的单系性，多区域假说，以及不寻常的12，000年前（12 kya）Iwo Eleru头骨代表现代人的假设。相反，通过定量系统发育分析，后者被认为是一个古老的（200- 400 kya）谱系，可能代表了一个新的非洲物种，人iwoelerueensis。它在尼安德特人的血统之后分化，并可能在最后10 kya被现代人，智人，另一个非洲人属物种，出现在大约100 kya的灭绝。另一个神秘的头骨，Qafzeh 6，来自中东，大约90 kya，似乎是一个混合体，其中三分之二接近但不是解剖学上的现代人类，三分之一来自一个古老的血统，接近经典的欧洲尼安德特人。总的来说，这棵树清楚地表明，在非洲过去的400 kya中，头盖骨形状的变化速度在加快，并延伸到底层大脑的变化。这种加速可能一直延伸到现代人类的起源。基于距离的进化树推理的方法进行了改进和扩展，特别注意诊断模型，并实现更好的拟合。这包括有利于根Procrustes距离的输入数据的幂变换。
2014-12-30 q-bio.PE q-bio.QM stat.AP
A branching process with coalescence to model random phylogenetic networks
本文提出一个带合并的分支过程模型来刻画杂交演化，给出关键生物学量的计算公式，并证明其标度极限为布朗连续统随机树且具有显式局部弱极限。
2023-10-10 math.PR q-bio.PE
Revisiting a random model of lateral gene transfer in phylogenetics
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；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数学理论国家研究所）；University of Auckland（奥克兰大学）；New Jersey Institute of Technology（新泽西理工学院）
研究系统发育学中横向基因转移的随机模型，通过聚焦两物种和三物种最简单情况，推导基因树和位点模式概率，探讨LGT和ILS能否区分，为相关研究提供了新视角及未来工作方向。
2026-07-17 q-bio.PE
Identifying a species tree subject to random lateral gene transfer
从基因树推断物种树的一个主要问题是，进化过程有时会有利于基因树拓扑结构与底层物种树冲突。在不完全谱系排序的情况下，这种现象最近得到了很好的研究，并且已经提出了一些用于物种树重建的优雅解决方案。一个特别简单的和统计上一致的估计的物种树下不完全谱系排序是结合三个分类群的分析，这是不完全谱系排序的遗传鲁棒。在本文中，我们考虑这种方法是否也将在横向基因转移（LGT）。通过对该模型的一些实例进行分析，我们发现在LGT下基于三元组的物种树重构存在一个不一致区域。然而，基于三元组的方法将在LGT模型下一致地重建物种树，前提是LGT转移的预期数量不太高。我们的分析涉及到一个新的LGT问题和随机游走循环图之间的连接。我们已经实现了一个程序，重建树LGT或谱系排序的设置分类覆盖可能是补丁，并说明其使用两个样本数据集。
2012-11-30 q-bio.PE
When are quarnets sufficient to reconstruct semi-directed phylogenetic networks?
该研究探讨半有向系统发育网络的四元网络编码问题，证明2级半有向二元系统发育网络可由四元网络编码而3级不可，且其块树总可被编码，为相关重构工具的统计一致性证明提供支撑。
2025-08-03 cs.DS math.CO q-bio.PE
Inferring ancestral sequences in taxon-rich phylogenies
传统上，系统发生学中的统计一致性指的是当我们增加特征数量时，对固定数量的物种估计系统发育参数的准确性。然而，由于序列通常是固定长度的（例如对于一个基因），尽管我们通常能够采样更多的分类群，但考虑一种双重类型的统计一致性是有用的，我们增加了物种的数量，而不是字符。这就提出了一些基本的问题：随着物种数量的增加，我们能从进化过程中学到什么？特别是，拥有更多的物种是否可以让我们准确地推断出字符的祖先状态？当序列位点进化以复杂的方式从一个字符到另一个字符变化时，以及重建祖先序列时，这个问题特别相关。在本文中，我们收集的结果来分析各种方法推断祖先的信息，随着类群数量的增加，准确性越来越高。
2010-04-08 q-bio.PE
A Perl Package and an Alignment Tool for Phylogenetic Networks
系统发生网络是系统发育树的一种推广，它允许代表在种群水平上起作用的进化事件，如基因之间的重组，谱系之间的杂交和横向基因转移。虽然大多数遗传学工具在系统发育树上实现了广泛的算法，但只有少数应用程序可以与系统发育网络一起工作，并且也没有开源库。为了改善这种情况，我们开发了一个Perl包，它依赖于BioPerl包，并在系统发育网络上实现了许多算法。我们还开发了一个Java小程序，它利用上述Perl包，并允许用户进行简单的实验与系统发育网络，而不必自己开发一个程序或Perl脚本。Perl包已被接受为BioPerl包的一部分。它可以从http://dmi.uib.es/~gcardona/BioInfo/Bio-PhyloNetwork.tgz下载。基于网络的应用程序可在http://dmi.uib.es/~gcardona/BioInfo/上获得。Perl软件包包括其所有特性的完整文档。
2007-11-22 cs.CE q-bio.PE
Can Multiple Phylogenetic Trees Be Displayed in a Tree-Child Network Simultaneously?
分类单元集$X$上的二元系统发生网络是一个有根的无环有向图，其中每个非叶节点的度为3，其叶节点（即度为1的节点）唯一地标记为$X$的分类单元。如果每个非叶节点至少有一个入度为1的子节点，则称为树子节点。一组二元系统发育树可以或可以不同时显示在二元树子网络中。本文给出了在树子网络中同时显示多棵系统发育树的必要条件。特别地，证明了在同一个分类单元集合上，任意两棵系统发育树总是可以同时显示在某个树子网络中。证明了在同一个分类单元上，任意一组多棵二元系统发育树都能同时显示在某个非二元树子网络中，其中每个非叶节点要么入度1出度2，要么至少入度2出度.
2022-07-06 q-bio.PE
A consistent least-squares criterion for calibrating edge lengths in phylogenetic networks
针对已知拓扑的系统发育网络，提出一种将遗传距离分解为不变与非不变部分并分别最小二乘拟合的一致性边长校准准则，还给出分子钟约束变体。
2024-08-02 q-bio.PE
A Bayesian approach to inferring the phylogenetic structure of communities from metagenomic data
宏基因组学为研究进化与环境的相互作用提供了一个强大的新工具。然而，缺乏基于模型的统计方法意味着研究人员往往无法充分利用这些复杂的信息。我们提出了一种贝叶斯方法推断宏基因组样本中发现的相关生物之间的系统发育关系。我们的方法利用样本中类群频率的变化，同时推断每个谱系单倍型，连接它们的系统发育树，以及它们在每个样本中的频率。该算法的模拟数据的应用表明，我们的方法可以恢复一个很大的比例的系统发育结构，即使在存在强混合样本之间。我们提供的方法应用于从南极湖回收的绿硫细菌，混合恶性疟原虫感染的质体，和有毒脑膜炎奈瑟氏球菌样品的数据的例子。
2013-06-26 q-bio.PE q-bio.QM
Diversity dynamics in Nymphalidae butterflies: Effect of phylogenetic uncertainty on diversification rate shift estimates
蛱蝶科（Nymphalidae）是蝴蝶中最大的科，被用来发展解释植物和昆虫之间进化相互作用的假说。昆虫和寄主植物动力学理论预测在某些情况下会加速多样化。我们调查了系统发育的不确定性是否影响一个常用的方法（MEDUSA，模拟进化多样性，逐步AIC），估计家庭蛱蝶科谱系的多样化率的变化，通过扩展的方法运行在一个随机样本的系统发育树从贝叶斯运行的后验分布。我们发现，系统发育的不确定性极大地影响多样化率估计。不同的树从后验分布可以给多样化率范围从高值几乎为零，为同一分支，和一些分支都显着的速率增加和减少估计。在最大可信度树上发现的13个显著变化中，只有3个在95%以上的树中是一致的：（i）在Ithomiini部落中茄科饲养者的加速多样化;（ii）在Charaxes属中加速多样化;（iii）在Danaina中减速。通过使用二元物种形成和灭绝模型（BISSE），我们发现，寄主植物转移到茄科或共分布的字符是负责增加的多样化率在Ithomiini，结果是一致的扩散共物种形成假说。向夹竹桃科的转变并不是Danaina多样化放缓的原因。我们的研究结果表明，考虑系统发育的不确定性时，估计多样化率的变化是非常重要的，并依赖于最大可信度树单独可能会给出错误的结果。
2013-02-26 q-bio.PE
CVTree for 16S rRNA: Constructing Taxonomy-Compatible All-Species Living Tree Effectively and Efficiently
本研究将CVTree两种方法应用于16S rRNA序列，构建了分类学兼容的全物种生命树，证明其速度比传统比对方法快1至3个数量级且分类一致性高，甚至优于部分多序列比对方法。
2025-05-12 physics.bio-ph q-bio.PE
Complimentary Phylogenetic Signals for Morphological Characters and Quantitative 3D Shape Data within genus Homo
估计人属的进化史正进入一个数据和方法大大改进的新阶段。越来越多的证据表明，在过去的50万年里，任何时候都有6到10个相互竞争的物种/谱系，这使得阐明个体标本之间的关系变得尤为重要。最近对关键标本的繁殖力的估计包括Waddell（2013，2014，2015，2016）和Mounier et al.（2016）。这些都是用完全不同的数据（分别是3D头骨形状和离散形态特征）和分析方法（分别是距离的未加权最小二乘拟合，OLS+和重新加权的最大简约性）。对这些文章中的树进行初步检查可能会留下大量不一致和混乱结果的印象。在这里，它表明这不一定是这种情况，这两种类型的数据和分析可能表明一个非常相似的树，一个是在良好的协议也与主观的当前智慧/专家意见的特定部分的遗传。非洲LH 18标本的精确位置是更好地理解H最后共同祖先可能形式的关键。智人和穴居人一个多样化的方法似乎带来了更多的协议的树木比其他感知，并反对教条主义的系统发育分析方法，特别是在处理困难的问题。
2016-12-30 q-bio.PE
The parental parsimony problem on binary, tree-child phylogenetic networks
Maastricht University（马斯特里赫特大学）
针对二元树子系统发育网络上的亲本简约分数问题（PPS），提出首个常数因子近似算法，并引入精确求解算法，在模拟数据上分析性能。
2026-09-22 math.OC q-bio.PE
Cophenetic metrics for phylogenetic trees, after Sokal and Rohlf
系统发育树比较指标是进化研究中的重要工具，因此系统发育树比较指标的定义是系统发育学中一个有趣的问题。50年前，在《Taxon》杂志上发表的一篇论文中，Sokal和Rohlf提出了定量测量一对系统发育树之间的差异的方法，首先用它们的同表值的半矩阵对它们进行编码，然后比较这些矩阵。从那时起，这一思想已被多次用于定义系统发育树之间的相异度量，但据我们所知，没有适当的度量加权系统发育树嵌套分类群的基础上，这一思想已正式定义和研究。实际上，单靠不同分类群对的同表值不足以选出带加权弧或嵌套分类群的系统发育树。在本文中，我们定义了一个家庭的同表度量比较系统发育树在同一组的分类单位，通过编码他们的向量的同表值对分类单位和深度的单一分类单位，然后计算相应的向量的差异的$L^p$范数。然后，我们研究，无论是分析或数值，他们的一些基本属性：邻居，直径，分布，以及他们的秩相互关联和与其他指标。
2013-01-20 q-bio.PE
On the Identifiability of Phylogenetic Networks under a Pseudolikelihood model
生命之树是一种图形结构，代表了从生命起源的单细胞生物到我们今天看到的巨大生物多样性的进化过程。从基因组序列重建这棵树是具有挑战性的，因为塑造数据中信号的生物力量多种多样，并且许多过程，如不完整的谱系排序和杂交，可能会产生混淆信息。在这里，我们提出了在SNaQ中的伪随机模型下系统发育网络的可识别性证明的数学版本。我们建立了检测不同杂交事件的能力取决于杂交斑点上的节点数量，小斑点（对应于密切相关的物种）是最难检测到的。我们的工作主要集中在1级网络，但引起了人们对更广泛的网络类的系统发育推理方法的可识别性研究的重要性的关注。
2020-10-05 math.ST q-bio.PE stat.TH
Variational Bayesian Supertrees
给定一组分类单元（例如物种）的重叠子集，以及每个分类单元集的系统发育树拓扑结构上的后验分布，我们如何推断整个分类单元集的系统发育树拓扑结构上的后验分布？虽然在非贝叶斯情形下的等价问题已经吸引了大量的研究，但贝叶斯情形并没有引起应有的关注。在本文中，我们开发了一个变分贝叶斯方法来解决这个问题，并证明其有效性。
2021-04-22 q-bio.PE stat.ML
Estimating Trees from Filtered Data: Identifiability of Models for Morphological Phylogenetics
作为简约性分析的替代，已经提出了随机模型（Lewis，2001），（Nylander等人，2004）的形态特征，使最大似然或贝叶斯分析可用于系统发育推断。这些模型的一个关键特征是它们考虑了确定偏差，因为只观察到变化的或简约的信息特征。然而，这种基于模型的推断的统计一致性要求模型参数可以从它们所需要的联合分布中识别，并且这个问题尚未得到解决。在这里，我们证明了几个这样的模型，具有任意大小的有限状态空间的参数，是可识别的，只要树至少有8叶。如果树的拓扑结构是已知的，那么7个叶子就足够用于数值参数的可识别性。证明的方法涉及到首先推断一个完整的分布的简约信息和非信息模式的联合概率从简约信息的，使用系统发育不变量。本文还研究了4分类元树的树参数的可识别性失效问题。
2009-12-20 q-bio.PE
Identifiability of phylogenetic networks and quintet concordance factors
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；New Jersey Institute of Technology（新泽理工学院）；Texas State University（德克萨斯州立大学）；University of Hawai‘i at Mānoa（夏威夷大学马诺阿分校）；University of Alaska Fairbanks（阿拉斯加大学费尔班克斯分校）
本研究针对系统发育网络推断的非可识别性问题，开发了计算n元组一致因子的算法及Macaulay2实现，发现五元组一致因子可识别1级网络的更多特征，为相关推断工作奠定基础。
2026-08-05 math.AG 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
Sequence length bounds for resolving a deep phylogenetic divergence
在进化生物学中，基因序列携带着一个基本的树的痕迹，描述了它们从一个共同的祖先序列进化而来。需要多少序列位点才能准确地恢复这种进化关系的问题取决于序列进化的模型、替换率、分歧时间和用于推断系统发育历史的方法。一个特别具有挑战性的问题，系统发育的方法出现时，一个快速的分歧事件发生在遥远的过去。我们分析了这个问题的理想化形式，其中对称的四分类树的终端边缘是一些因素（$p$）倍的内部边缘的长度。我们确定了一个顺序$p^2$增长率的下限所需的序列长度，以解决树（独立于任何特定的分支长度）。我们还表明，这种序列长度增长率可以通过现有的方法（包括简单的“最大简约”的方法），并比较这些顺序$p^2$界与顺序$p$增长率的模型，描述低同质性的演变。在最后一节中，我们提供了一个更一般的一类马尔可夫过程的序列长度要求的一般界。
2008-06-16 q-bio.PE
PhyloFrame: A DataFrame-based Library for Fast, Flexible Phylogenetic Computation
University of Michigan（密歇根大学）；San Diego State University（圣地亚哥州立大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）
提出基于DataFrame的Python库PhyloFrame，通过数组存储和JIT编译实现大规模树（≥30万分类单元）的高效计算，性能媲美原生代码库。
2026-05-27 q-bio.PE
Convergence-divergence models: Generalizations of phylogenetic trees modeling gene flow over time
本文提出收敛-分歧模型，在保留单一主树的同时允许任意时间范围的基因流，并开发基于最大似然和四分类群方法的算法来一致推断N分类单元模型参数。
2025-11-08 math.ST q-bio.PE q-bio.QM
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
Phylogenetic mixtures: Concentration of measure in the large-tree limit
从DNA或蛋白质序列中重建基因组是计算进化生物学的一项重要任务。常见的现象，特别是基因组突变率的变化和基因谱系历史之间的不一致性，往往需要将分子数据建模为起源于混合基因。这种混合模式在实践中发挥着越来越重要的作用。使用浓度的测量技术，我们表明，混合的大树通常是可识别的。我们还推导出高概率重建的序列长度要求。
2012-11-29 cs.DS math.PR math.ST
Polynomial-time completion of phylogenetic tree sets
University of Sherbrooke（舍布鲁克大学）
本文提出一种多项式时间算法，用于处理具有部分物种重叠的谱系树集的完成，通过提取频繁出现的完成子树并构建加权多数规则共识，保留原始物种间的距离信息。
2026-04-27 cs.CC q-bio.PE
phylo2vec: a library for vector-based phylogenetic tree manipulation
本研究推出最新版phylo2vec高性能软件包，基于整数向量的二元系统发育树表示法实现快速采样与树比较，采用Rust核心实现及R、Python封装，提升内存效率与易用性。
2025-10-03 cs.DS q-bio.PE
Phylogenetic reconstruction of the cultural evolution of electronic music via dynamic community detection (1975-1999)
文化起源，或文化的“树”，通常是使用生物学的方法建立的，这些方法使用文物的相似性和差异来推断产生它们的人口之间的历史关系。虽然这些方法已经产生了重要的见解，特别是在语言学，研究人员继续辩论的程度，文化同源性是树状或网状的，由于高水平的水平传输。在这项研究中，我们提出了一种新的方法，系统发育重建，使用动态社区检测，明确占谱系之间的传输。我们使用了来自电子音乐艺术家之间的1，498，483个合作关系的数据，根据观察到的人口结构构建了一个文化遗传学。研究结果表明，虽然遗传学基本上是树状的，但水平传播是常见的，种群之间从未完全隔离。此外，我们发现证据表明，电子音乐的多样性在1975年至1999年间有所增加。本研究中使用的方法可作为一个新的R软件包，称为DynCommPhylo。未来的研究应该将这种方法应用于其他文化系统，如学术出版和电影，以及高分辨率生殖数据可用的生物系统，以评估进化中的网状化水平如何在不同领域中变化。
2020-11-05 q-bio.PE stat.AP
An analytical comparison of coalescent-based multilocus methods: The three-taxon case
不完全谱系排序是多位点分析中基因树不一致的常见原因。已经开发了大量的方法来推断种树在ILS的存在。在这里，我们提供了几个聚结剂为基础的方法的数学分析。我们的分析是在一个三分类群物种树上进行的，并假设基因树与它们的分支长度一起被正确地重建。
2012-07-17 cs.CE cs.DS math.PR
Leaping through tree space: continuous phylogenetic inference for rooted and unrooted trees
University of Oxford（牛津大学）；Imperial College London（伦敦帝国学院）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
提出一种可微的连续树空间松弛方法，用于同时探索和推断有根与无根系统发育树，提升推断准确性并适用于数据极少的经验场景。
2024-01-23 cs.LG q-bio.PE
Hybrid Genetic Algorithm and Lasso Test Approach for Inferring Well Supported Phylogenetic Trees based on Subsets of Chloroplastic Core Genes
FEMTO-ST Institute, UMR 6174 CNRS（FEMTO-ST研究所，CNRS UMR 6174）；University of Mustansiriyah（穆斯坦西里亚大学）；University of Neuchâtel（纳沙泰尔大学）；University of Franche-Comté（弗朗什-孔泰大学）
全序列叶绿体基因组的数量每天都在迅速增加，这使得建立大规模的植物物种系统发育树成为可能。考虑到根据其叶绿体定义的近缘植物物种的子集，可以通过其核心基因推断的系统发育树不一定得到很好的支持，这是由于可能出现“问题”基因（即，同源性、不完全谱系分选、水平基因转移等）这可能会模糊系统发育信号。然而，如果有问题的基因数量较少，仍然可以获得值得信赖的系统发育树，问题是确定产生最佳支持树的核心基因的最大子集。为了丢弃有问题的基因，并由于压倒性的数量可能的组合，我们提出了一种混合的方法，嵌入了遗传算法和统计测试。给定一组生物体，其结果是许多阶段的流水线，用于生成支持良好的系统发育树。该建议已被应用到不同的情况下，植物科，导致这些家庭令人鼓舞的结果。
2015-04-20 cs.AI cs.NE 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
Identifiability of local and global features of phylogenetic networks from average distances
系统发生网络扩展了系统发育树，以模拟非垂直遗传，即一个谱系从多个亲本继承材料。用基于似然的方法从全基因组数据估计系统发育网络的计算复杂性限制了可以处理的网络的大小。基于成对距离的方法可以提供更快的替代方案。我们在这里研究的信息，平均成对距离包含在底层的系统发育网络，通过表征本地和全球的功能，可以或不能被识别。对于一般的网络，我们澄清，根和边长相邻的网状是不可识别的，然后专注于类的拉链半有向网络。我们提供了一个标准，交换子图的本地，如3圈，导致不可区分的网络。我们提出了“距离分裂树”，它可以从成对距离构造，并证明它是网络的斑点树的细化，捕捉网络的树状特征。对于1级网络，这个距离分裂树等于改进的斑点树，以分离多分裂斑点，我们证明了网络的混合表示是可识别的。信息丢失集中在4个周期左右，无法识别网状结构的位置。混合表示结合了4-循环的分裂边缘，半有向网络的规则树和混合边缘，以及对平均成对距离可识别的所有信息进行编码的边缘参数。
2022-06-25 math.ST q-bio.PE stat.TH
