A Phenotype–Genotype Codon Model for Detecting Adaptive Evolution
Notice bibliographique
Résumé
A central objective in biology is to link adaptive evolution in a gene to structural and/or functional phenotypic novelties. Yet most analytic methods make inferences mainly from either phenotypic data or genetic data alone. A small number of models have been developed to infer correlations between the rate of molecular evolution and changes in a discrete or continuous life history trait. But such correlations are not necessarily evidence of adaptation. Here, we present a novel approach called the phenotype-genotype branch-site model (PG-BSM) designed to detect evidence of adaptive codon evolution associated with discrete-state phenotype evolution. An episode of adaptation is inferred under standard codon substitution models when there is evidence of positive selection in the form of an elevation in the nonsynonymous-to-synonymous rate ratio $\omega$ to a value $\omega > 1$. As it is becoming increasingly clear that $\omega > 1$ can occur without adaptation, the PG-BSM was formulated to infer an instance of adaptive evolution without appealing to evidence of positive selection. The null model makes use of a covarion-like component to account for general heterotachy (i.e., random changes in the evolutionary rate at a site over time). The alternative model employs samples of the phenotypic evolutionary history to test for phenomenological patterns of heterotachy consistent with specific mechanisms of molecular adaptation. These include 1) a persistent increase/decrease in $\omega$ at a site following a change in phenotype (the pattern) consistent with an increase/decrease in the functional importance of the site (the mechanism); and 2) a transient increase in $\omega$ at a site along a branch over which the phenotype changed (the pattern) consistent with a change in the site's optimal amino acid (the mechanism). Rejection of the null is followed by post hoc analyses to identify sites with strongest evidence for adaptation in association with changes in the phenotype as well as the most likely evolutionary history of the phenotype. Simulation studies based on a novel method for generating mechanistically realistic signatures of molecular adaptation show that the PG-BSM has good statistical properties. Analyses of real alignments show that site patterns identified post hoc are consistent with the specific mechanisms of adaptation included in the alternate model. Further simulation studies show that the covarion-like component of the PG-BSM plays a crucial role in mitigating recently discovered statistical pathologies associated with confounding by accounting for heterotachy-by-any-cause. [Adaptive evolution; branch-site model; confounding; mutation-selection; phenotype-genotype.].
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,016 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».