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Enregistrement W3204010913 · doi:10.1101/2021.10.01.462747

RecPD: A Recombination-Aware Measure of Phylogenetic Diversity

2021· preprint· en· W3204010913 sur OpenAlexaff
Cedoljub Bundalovic-Torma, Darrell Desveaux, David S. Guttman

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGenomics and Phylogenetic Studies
Établissements canadiensUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhylogenetic treeEvolutionary biologyBiologyPhylogenetic diversityMetric (unit)Tree of life (biology)Inheritance (genetic algorithm)Feature (linguistics)Diversity (politics)Horizontal gene transferGenetic diversityPhylogeneticsTree (set theory)Evolutionary dynamicsGeneticsGeneMathematics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT A critical step in studying biological features (e.g., genetic variants, gene families, metabolic capabilities, or taxa) underlying traits or outcomes of interest is assessing their diversity and distribution. Accurate assessments of these patterns are essential for linking features to traits or outcomes and understanding their functional impact. Consequently, it is of crucial importance that the metrics employed for quantifying feature diversity can perform robustly under any evolutionary scenario. However, the standard metrics used for quantifying and comparing the distribution of features, such as prevalence, phylogenetic diversity, and related approaches, either do not take into consideration evolutionary history, or assume strictly vertical patterns of inheritance. Consequently, these approaches cannot accurately assess diversity for features that have undergone recombination or horizontal transfer. To address this issue, we have devised RecPD, a novel recombination-aware phylogenetic-diversity metric for measuring the distribution and diversity of features under all evolutionary scenarios. RecPD utilizes ancestral-state reconstruction to map the presence / absence of features onto ancestral nodes in a species tree, and then identifies potential recombination events in the evolutionary history of the feature. We also derive a number of related metrics from RecPD that can be used to assess and quantify evolutionary dynamics and correlation of feature evolutionary histories. We used simulation studies to show that RecPD reliably identifies evolutionary histories under diverse recombination and loss scenarios. We then apply RecPD in a real-world scenario in a preliminary study type III effector protein families secreted by the plant pathogenic bacterium Pseudomonas syringae and demonstrate that prevalence is an inadequate metric that obscures the potential impact of recombination. We believe RecPD will have broad utility for revealing and quantifying complex evolutionary processes for features at any biological level. AUTHOR SUMMARY Phylogenetic diversity is an important concept utilized in evolutionary ecology which has extensive applications in population genetics to help us understand how evolutionary processes have distributed genetic variation among individuals of a species, and how this impacts phenotypic diversification over time. However, existing approaches for studying phylogenetic diversity largely assume that the genetic features follow vertical inheritance, which is frequently violated in the case of microbial genomes due to horizontal transfer. To address this shortcoming, we present RecPD, a recombination-aware phylogenetic diversity metric, which incorporates ancestral state reconstruction to quantify the phylogenetic diversity of genetic features mapped onto a species phylogeny. Through simulation experiments we show that RecPD robustly reconstructs the evolutionary histories of features evolving under various scenarios of recombination and loss. When applied to a real-world example of type III secreted effector protein families from the plant pathogenic bacterium Pseudomonas syringae, RecPD reveals that horizontal transfer has played an important role in shaping the phylogenetic distributions of aa substantial proportion of families across the P. syringae species complex. Furthermore, we demonstrate that the traditional measures of feature prevalence are unsuitable as a metric for comparing feature diversity.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,018
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,006
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,018
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0060,003
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,003
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,205
Écart entre enseignants0,190 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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