不完全サンプリングを用いた多様化の率とパターンの推定：ロシ類の事例研究

Estimating rates and patterns of diversification with incomplete sampling: a case study in the rosids.

• Miao Sun
• Ryan A Folk
• Matthew A Gitzendanner
• Pamela S Soltis
• Zhiduan Chen
• Douglas E Soltis
• Robert P Guralnick

抄録

PREMISE:

最近の大規模系統図の作成の進歩により、種の多様化を大規模に推定することが可能になった。これらの一般的なアプローチは、典型的には、(1)明示的なサンプリング方法を用いない不完全な種の網羅性、および/または(2)疎なバックボーン表現を特徴としており、通常、分子データのない種を説明するために、推定された系統配置に依存している。我々は経験的な例を用いて、不完全なサンプリングが多様化の推定に及ぼす影響を検証し、その結果に基づいて生態学者や進化生物学者に建設的な提案を行うことを目的とした。

PREMISE: Recent advances in generating large-scale phylogenies enable broad-scale estimation of species diversification. These now common approaches typically are characterized by (1) incomplete species coverage without explicit sampling methodologies and/or (2) sparse backbone representation, and usually rely on presumed phylogenetic placements to account for species without molecular data. We used empirical examples to examine the effects of incomplete sampling on diversification estimation and provide constructive suggestions to ecologists and evolutionary biologists based on those results.

方法:

本研究では、実例研究として、齧歯類のスーパーマトリックスと、よく標本化された1つのサブクレード（Cucurbitaceae）を用いた。これらの大規模な系統樹を用いた結果を、以前に推定されたより小さなスーパーマトリックスと、完全な分類学的カバレッジを持つ合成木リソースを用いた結果と比較した。最後に、ランダムおよび代表的な分類群のサンプリングをシミュレーションし、パラメトリック（RPANDAとBAMM）とセミパラメトリック（DR）の3つの一般的に使用されている手法に対するサンプリングの影響を調査した。

METHODS: We used a supermatrix for rosids and one well-sampled subclade (Cucurbitaceae) as empirical case studies. We compared results using these large phylogenies with those based on a previously inferred, smaller supermatrix and on a synthetic tree resource with complete taxonomic coverage. Finally, we simulated random and representative taxon sampling and explored the impact of sampling on three commonly used methods, both parametric (RPANDA and BAMM) and semiparametric (DR).

結果:

サンプリングが多様化の推定値に与える影響は特異的であり、しばしば強いものであることがわかった。完全な経験的サンプリングと比較して、代表サンプリングとランダムサンプリングは、方法とサンプリングスキームに応じて種分化率を低下させたり、増加させたりした。貧弱なサンプリングに対して完全にロバストな方法はなかったが、BAMMは中程度のレベルの欠落した分類群に対して最も感度が低かった。

RESULTS: We found that the impact of sampling on diversification estimates was idiosyncratic and often strong. Compared to full empirical sampling, representative and random sampling schemes either depressed or inflated speciation rates, depending on methods and sampling schemes. No method was entirely robust to poor sampling, but BAMM was least sensitive to moderate levels of missing taxa.

結論:

我々は、サンプリングの悪い木の分類学データを用いた欠落した分類群の無批判なモデル化や、代表バイアスの高いサマリーバックボーン木やその他のデータセットの使用に注意することを提案し、マクロ進化論的研究における明示的なサンプリング方法の重要性を強調する。

CONCLUSIONS: We suggest caution against uncritical modeling of missing taxa using taxonomic data for poorly sampled trees and in the use of summary backbone trees and other data sets with high representative bias, and we stress the importance of explicit sampling methodologies in macroevolutionary studies.

© 2020 The Authors. American Journal of Botany published by Wiley Periodicals LLC on behalf of Botanical Society of America.