运用聚类与中值选择方法探索形态系统学中的拓扑结构：以智利化石分类群为案例研究

《Organisms Diversity & Evolution》：Exploring topological landscapes in morphological phylogenetics using clustering and medoid selection: case studies from Chilean fossil taxa

　　

摘要

系统发育推断旨在提出能够解释某一生物群体进化历史的假设，这些历史通常以系统发育树的形式呈现。这类树是通过分析形态学、分子学或其他类型的进化数据，并运用优化方法构建的。然而，对于同一研究群体而言，不同的拓扑结构往往能得出同样最优的解决方案，这使得单一进化情景的解释变得复杂。人们通常采用共识法来总结这些最优树之间的一致性。但由于共识树会消除相互矛盾的关系，因此无法保留任何最优拓扑结构的完整形态，这就限制了那些需要具有明确简约度得分的单一已解决树的分析。此外，节点合并所带来的多支点现象也会增加估算形态变化速率的难度，并妨碍将时间信息纳入系统发育假设中。我们提出了一种流程，该流程运用介数选择和聚类技术来描述最简约树之间的拓扑多样性，同时识别出能够保持简约最优性的完全解析的代表性拓扑结构。这种方法并非取代共识法，而是提供一种互补的总结方式，在保留单一最优树的同时，清晰展现更广泛的系统发育格局。作为案例研究，我们将该流程应用于对来自智利的两种化石分类群——Burkesuchus mallingrandensis和Arackar licanantay的系统发育分析。在这两种情况下，该流程都得出了能够补充原有研究结果的代表性最优树。该方法还支持那些需要已解决拓扑结构的分析，包括估算形态变化速率以及通过时间缩放来整合时间信息。