生物学可行的基因树、调和映射与信息三元组

基因家族的历史（等同于\emph{事件标记}基因树）可以从经验估计的进化事件关系中重建，这些关系包含直系同源、旁系同源或异源同源基因对。随之产生的问题是推断出的事件标记基因树是否\emph{生物学可行}，即是否存在可能的真实历史来解释给定的基因树。在实践中，这个问题归结为在事件标记基因树和（可能未知的）物种树之间寻找调和映射（也称为 DTL-scenario）。在本文中，我们首先根据显示在 $T$ 中并提供 $S$ 拓扑信息的“信息”三元组，刻画了对于包含物种形成、复制和水平基因转移事件的二元事件标记基因树 $T$ 以及某个未知物种树 $S$，是否存在有效的调和映射。这些信息三元组用于推断 $T$ 的未知物种树 $S$。我们对非二元基因树获得了类似的结果。为此，调和映射需要受到进一步限制。我们提供了一种多项式时间算法，用于判定给定事件标记基因树是否存在物种树，并在肯定的情况下构建物种树和相应的（受限）调和映射。然而，当用于解释基因树的生物学可行性时，信息三元组以及 DTL-scenario 都有其局限性。虽然调和映射意味着生物学可行性，但我们表明反之通常不成立。此外，我们表明信息三元组既不足以刻画“松弛”的 DTL-scenario，也不足以刻画非二元生物学可行基因树的非受限调和映射。