×

离散时间树的组合:理论和开放问题。 (英语) Zbl 1391.92030号

摘要:时间树是有根的系统发育树,所有内部节点都有绝对发散日期,所有叶节点都有采样日期。这种时间树已经成为系统发育学研究的中心对象,但对这种对象的参数空间知之甚少。在这里,我们从图形理论和算法的角度介绍和研究了时间树空间的离散近似层次。NNI图是一种基本且广泛使用的系统发育图,它是我们层次结构中最粗略的近似值和最底层的图。更精细的近似离散了进化分歧和采样日期的相对时间。我们研究这些图的基本图形理论问题,包括邻域的大小、直径的上下限以及寻找最短路径的问题。我们通过将Sleator、Tarjan和Thurston引入的图语法的概念扩展到我们的图中来解决这些问题。虽然时间值大大增加了可能的树的数量,但我们证明了1-邻域大小保持线性,从而可以有效地局部探索和构建这些图。我们还获得了这些图的邻域大小的上界,包括一个比NNI已知的更小的上界。我们的结果为时间树图的图形理论和算法特性的理论研究开辟了许多可能的方向。我们讨论了对系统发育应用程序最有价值的方向,并给出了这些应用程序的突出开放问题列表。特别地,我们推测分裂定理适用于时间树图中的最短路径,这是一般NNI情况下不具有的一个性质。

MSC公司:

92D15型 与进化有关的问题
92D10型 遗传学和表观遗传学
68兰特 计算机科学中的图论(包括图形绘制)
68卢比 计算机科学中的组合数学
05二氧化碳

软件:

LAMARC公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 奥克博格?,森布拉德B,拉格格伦J(2008)《系统发育和快速约会之前的出生-死亡》。BMC进化生物学8(1):77。doi:10.1186/1471-2148-8-77·doi:10.1186/1471-2148-8-77
[2] Baele G,Li WLS,Drummond AJ,Suchard MA,Lemey P(2013)贝叶斯系统发育学中松弛分子钟的精确模型选择。分子生物学进化30(2):239-243。doi:10.1093/molbev/mss243·doi:10.1093/molbev/mss243
[3] Beerli P,Felsenstein J(2001)使用合并方法对迁移矩阵和n个子种群中有效种群大小的最大似然估计。美国国家科学院院刊98(8):4563-4568。doi:10.1073/pnas.081068098·Zbl 0993.62096号 ·doi:10.1073/pnas.081068098
[4] Beiko RG,Keith JM,Harlow TJ,Ragan MA(2006)《在系统发育马尔可夫链蒙特卡罗中寻找收敛点》。系统生物学55(4):553-565·doi:10.1080/106351150600812544
[5] Billera LJ,Holmes SP,Vogtmann K(2001)《系统发育树空间的几何》。高级应用数学27(4):733-767·Zbl 0995.92035号 ·doi:10.1006/aama.2001.0759
[6] Dasgupta B,He X,Jiang T,Li M,Tromp J,Zhang L(2000)关于最近邻互通式立交距离的计算。收录:《医学应用中的离散数学问题:DIMACS医学应用离散数学问题研讨会》,1999年12月8日至10日,DIMACS中心,第55卷,第19页。美国数学学会·Zbl 1133.92347号
[7] Drummond AJ、Ho SYW、Phillips MJ、Rambaut A(2006)《放松系统发育和自信约会》。PLOS生物学4(5):e88。doi:10.1371/journal.pbio.0040088·doi:10.1371/journal.pbio.0040088
[8] Drummond AJ,Nicholls GK,Rodrigo AG,Solomon W(2002),从时间间隔序列数据同时估计突变参数、种群历史和系谱。遗传学161(3):1307-20
[9] Drummond AJ,Rambaut A,Shapiro B,Pybus OG(2005)从分子序列对过去种群动力学的贝叶斯联合推断。分子生物学进化22(5):1185-1192。doi:10.1093/molbev/msi103·doi:10.1093/molbev/msi103
[10] Felsenstein J、Archie J、Day WH、Maddison W、Meacham C、Rohlf FJ、Swofford D(1986)《newick树格式》。http://evolution.genetics.washington.edu/phylip/newicktree.html
[11] Ford D,Matsen FA,Stadler T(2009):一种研究进化树上相对时间信息的方法。《系统生物学》58(2):167-183。doi:10.1093/sysbio/syp018·doi:10.1093/sysbio/syp018
[12] Gavryushkin A,Drummond AJ(2015)《牛角学》。doi:10.5281/zenodo.47152
[13] Gavryushkin A,Drummond AJ(2016)超计量系统发育树的空间。《Theor生物学杂志》403:197-208。doi:10.1016/j.jtbi.2016.05.001·Zbl 1343.92343号 ·doi:10.1016/j.jtbi.2016.05.001
[14] Gavryushkina A、Heath TA、Ksepka DT、Stadler T、Welch D、Drummond AJ(2016)贝叶斯全证据年代测定揭示了企鹅最近的冠层辐射。系统生物学。doi:10.1093/sysbio/syw060·doi:10.1093/sysbio/syw060
[15] Gavryushkina A、Welch D、Stadler T、Drummond AJ(2014)流行病学和化石校准用样本祖先树的贝叶斯推断。PLOS计算生物学10(12):e1003919。doi:10.1371/journal.pcbi.1003919·doi:10.1371/journal.pcbi.1003919
[16] Hohna S,Defoin-Platel M,Drummond AJ(2008)贝叶斯系统发育推断中的时钟约束树提议算子。摘自:第八届IEEE国际会议,第八届生物信息学和生物工程国际会议,BIBE 2008,第1-7页。doi:10.10109/BIBE.08.4696663
[17] Huber KT、Spillner A、Suchecki R、Moulton V(2011)《多标记树的度量:相互关系和直径界限》。IEEE/ACM Trans-Comput Biol Bioninform 8(4):1029-1040。doi:10.1109/TCBB.2010.122·doi:10.1109/TCBB.2010.122
[18] Kuhner M K(2006)LAMARC 2.0:人口参数的最大似然和贝叶斯估计。生物信息学22(6):768-770。doi:10.1093/bioinformatics/btk051·doi:10.1093/bioinformatics/btk051
[19] Kuhner MK,Beerli P,Yamato J,Felsenstein J(2000)单核苷酸多态性数据对估计群体参数的有用性。遗传学156(1):439-447
[20] Kuhner MK,Yamato J,Felsenstein J(1995)使用Metropolis-Hastings抽样从序列数据中估计有效种群大小和突变率。遗传学140(4):1421-1430
[21] Kuhner MK,Yamato J,Felsenstein J(1998)基于合并的人口增长率的最大似然估计。遗传学149(1):429-434
[22] Lakner C,Van Der Mark P,Huelsenbeck JP,Larget B,Ronquist F(2008)贝叶斯系统发育学中马尔可夫链蒙特卡罗树提议的效率。系统生物学57(1):86-103·doi:10.1080/10635150801886156
[23] Lambert A,Stadler T(2013),出生-死亡模型和合并点过程:重建系统发育的形状和概率。《Theor Popul Biol》90:113-128。doi:10.1016/j.tpb.2013.10.002·Zbl 1303.92082号 ·doi:10.1016/j.tpb.2013.10.002
[24] 李,M。;Tromp,J。;张,L。;Cai,J-Y(编辑);Wong,C.(编辑),关于最近邻互通式立交距离的一些注释,第1090、343-351号(1996),柏林·Zbl 1529.68219号 ·doi:10.1007/3-540-61332-3_168
[25] Matsen IV FA,Billey S,Kas A,Konvalinka M(2015)Tanglegrams:数学系统发育学的简化工具。arXiv:1507.04784[q-bio.PE]
[26] Mau B,Newton MA(1997)使用马尔可夫链蒙特卡罗对dendogram上的二进制数据进行系统发育推断。J计算图统计6(1):122-131。doi:10.2307/1390728·doi:10.2307/1390728
[27] Minin VN,Bloomquist EW,Suchard MA(2008),《在粗略的天际线中平稳飞行:基于贝叶斯合并的人口动力学推断》。分子生物学进化25(7):1459-1471。doi:10.1093/molbev/msn090·doi:10.1093/molbev/msn090
[28] Mossel E,Vigada E(2005)系统发育MCMC算法在混合树木上具有误导性。《科学》309(5744):2207-2209。doi:10.1126/科学.1115493·doi:10.1126/科学.1115493
[29] Mossel E,Vigoda E(2006)马尔可夫链蒙特卡罗算法在贝叶斯系统发育推断中的局限性。《应用概率年鉴》16(4):2215-2234。doi:10.2307/25449847·Zbl 1121.60078号 ·doi:10.2307/25449847
[30] Page-RDM(1991)分支生物地理学中的随机树状图和零假设。系统Zool 40(1):54-62。doi:10.2307/2992221·doi:10.2307/2992221
[31] Ronquist F、Larget B、Huelsenbeck J P、Kadane J B、Simon D、van der Mark P(2006)《关于“系统发育MCMC算法对树的混合物具有误导性”的评论》。《科学》312(5772):367。doi:10.1126/science.1123622(作者回复367)。ISSN:0036-8075)。 ·doi:10.1126/science.1123622
[32] Sanderson MJ、McMahon MM、Steel M(2011)《进化树空间中的阶地》。科学333(6041):448-450。doi:10.1126/science.1206357·doi:10.1126/science.1206357
[33] Semple C,Steel M(2003)《系统发育学》。牛津大学出版社·Zbl 1043.92026
[34] Sleator DD,Tarjan RE,Thurston WP(1992)进化结构的简短编码。SIAM J离散数学5(3):428-450。数字对象标识代码:10.1137/0405034·Zbl 0796.68139号 ·数字对象标识代码:10.1137/0405034
[35] Spade DA,Herbei R,Kubatko LS(2014)关于根系统发育树空间上两条马尔可夫链松弛时间的注记。概率统计报告84:247-252·Zbl 1321.60148号 ·doi:10.1016/j.spl.2013.09.017
[36] ŠtefankovićD,Vigoda E(2011)马尔可夫链蒙特卡罗算法的快速收敛,用于利用密切相关物种的同质数据进行系统发育重建。SIAM J离散数学25(3):1194-1211。数字对象标识代码:10.1137/100790550·Zbl 1233.92064号 ·数字对象标识代码:10.1137/100790550
[37] Whidden C,Matsen FA IV(2015)量化MCMC对系统发育树空间的探索。系统生物学1063-5157:1076-836X。doi:10.1093/sysbio/syv006·doi:10.1093/sysbio/syv006
[38] Whidden C,Matsen IV FA(2016)根系统发育亚树-树-恢复图的Ricci-Ollivier曲率。摘自:第十三届分析算法与组合学研讨会论文集(ANALCO16),第106-120页。网址:http://epubs.siam.org/doi/abs/10.1137/1.9781611974324.6 ·Zbl 1380.92048号
[39] Worobey M、Gemmel M、Teuwen DE、Haselkorn T、Kunstman K、Bunce M、Muyembe J-J、Kabongo J-MM、Kalengayi RM、Van Marck E、Gilbert MTP、Wolinsky SM(2008)《1960年前金沙萨HIV-1广泛多样性的直接证据》。《自然》455(7213):661-664。doi:10.1038/nature07390·doi:10.1038/nature07390
[40] Yang Z,Rannala B(1997)使用DNA序列进行贝叶斯系统发育推断:马尔可夫链蒙特卡罗方法。摩尔生物进化14(7):717-724·doi:10.1093/oxfordjournals.molbev.a025811
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。