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系统发育网络的树网络可区分性与完全可辨识性

种群与进化 2026-07-14 v1
作者: Jari Brits , Niels Holtgrefe , Leo van Iersel , Samuel Martin
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摘要

系统发育网络将系统发育树推广到包含网状事件(如重组、水平基因转移和杂交)的进化历史。在核苷酸替换的马尔可夫模型下,系统发育网络决定叶模式的分布。在此,我们研究在Jukes-Cantor(JC)、Kimura 2参数(K2P)和Kimura 3参数(K3P)模型下,从该分布中网络拓扑的可辨识性。我们的第一个结果是,在生物上合理的参数空间内(替换率是概率性的,混合参数是非平凡的(即不为0或1)),level-1系统发育网络的半定向网络参数(模重定向三角形)在所有三种模型下都是完全可辨识的。与先前工作中建立的通用可辨识性相比,这在参数空间的每一点都成立,而不仅仅是在测度零子集之外。我们的第二个结果是在相同参数空间下,在JC和K2P下区分系统发育网络和系统发育树。我们证明,除非网络是树(可能附加了称为22-blobs的某些子结构),否则没有系统发育网络和系统发育树能诱导相同的叶模式分布。这意味着网状进化的存在在大多数情况下会在叶模式分布中产生可检测的特征。更广泛地说,这些结果对超出此处研究的模型和网络类别的可辨识性具有影响,包括几种基于溯祖的模型。

关键词

phylogenetic networks identifiability leaf-pattern distribution Jukes-Cantor model Kimura models reticulate evolution

引用

@article{arxiv.2607.12919,
  title  = {On Tree-Network Distinguishability and Full Identifiability of Phylogenetic Networks},
  author = {Jari Brits and Niels Holtgrefe and Leo van Iersel and Samuel Martin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.12919},
  year   = {2026}
}