论状态依赖型物种形成—灭绝模型中进化情景与控制规则之间的映射关系

生物学家常常希望解释：在一个演化支系的物种中，为何某一性状比其替代性状更为常见？这究竟是由于物种多样化过程存在不对称性，还是由于性状演化过程存在不对称性？状态依赖的物种形成—灭绝（state-dependent speciation-extinction，SSE）模型为联合建模这类过程提供了一个灵活的框架。在此，我们推导了相关数学结果，定义了速率参数之间的函数关系（“规则集”），建立了规则集与演化情景之间的对应关系，并刻画了这些情景如何产生不同的长期末端状态分布。特别地，我们表明，多种演化情景可能产生完全相同的末端状态频率平稳分布。在仅包含现生物种的系统发育树上对模拟数据进行推断时，我们发现，对于仅由现生物种构建的数据集而言，并非所有情景在解释数据方面都受到同等程度的支持。这种偏倚可能源于混合速率、经过的时间以及树似然中所固有的条件化处理之间的相互作用。作为概念验证，我们将该框架应用于多个有鳞目类群中的二元SSE（BiSSE）模型，并对既往在被子植物系统发育研究中开展的BiSSE分析进行了文献调查。我们表明，在一定程度上，模拟中观察到的对某些情景的偏好，在对经验系统发育树的分析中同样有所体现。本研究为在SSE框架下直接联系数据生成过程与观测到的末端状态频率提供了理论基础。

生物学家常常希望解释：在一个演化支系的物种中，为什么某一性状比其替代性状更为常见？这究竟是由于多样化过程存在不对称性，还是由于性状演化过程存在不对称性？状态依赖的物种形成—灭绝（state-dependent speciation-extinction，SSE）模型为联合建模这些过程提供了一个灵活的框架。在本文中，我们推导了数学结果，用以定义速率参数之间的函数关系（“规则集”），建立规则集与演化情景之间的对应关系，并刻画这些情景如何产生不同的长期末端状态分布。特别是，我们表明，多种演化情景可能产生完全相同的末端状态频率稳态分布。在对仅包含现生物种的系统发育树模拟数据进行推断时，我们发现，对于仅由现生物种构建的数据集而言，并非所有情景在解释数据方面都同样具有优势。这种偏倚可能源于混合速率、经过的时间以及树似然中固有的条件化处理之间的相互作用。作为概念验证，我们将该框架应用于多个有鳞目支系中的二元SSE（BiSSE）模型，并对以往关于被子植物系统发育的BiSSE分析开展了文献调查。我们表明，在一定程度上，模拟中观察到的对某些情景的偏好，也反映在对经验系统发育树的分析中。本研究为在SSE框架下直接联系数据生成过程与观测到的末端状态频率提供了理论基础。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.24.754193v1?rss=1

🏷️ 状态依赖型物种形成—灭绝模型 物种形成与灭绝 性状演化 系统发育推断 二元SSE模型