进化场景中的相对时间信息与直系同源关系
种群与进化
2023-08-03 v3 计算复杂性
离散数学
组合数学
摘要
描述一组物种内基因家族进化的进化场景，包含将基因树 的顶点映射到物种树 的顶点与边上。两个现存基因（ 的叶）的最近共同祖先与它们所处的两个物种（ 的叶）的最近共同祖先的相对时间，可指示水平基因转移（HGT）与古老重复。另一方面，直系同源基因对要求它们的最近共同祖先与相应的物种形成事件重合。基因与物种分化的相对时间信息由三个着色图捕获：以现存基因为顶点、基因所属物种为顶点颜色的等分化时间（EDT）图、后分化时间（LDT）图与先分化时间（PDT）图，三者共同构成完全图的边划分。本文给出可由三图读出的信息三元组与禁戒三元组的完整刻画，并提供在场景存在时构造解释这些图的进化场景的多项式时间算法。我们证明每个 EDT 图都是完美图。虽然对一般场景在多项式时间内识别 EDT 图需要 LDT 与 PDT 图的信息，但在无 HGT 情形下可省略该额外信息。然而，在不知候选 LDT 与 PDT 图时识别 EDT 图对一般场景是 NP 完全的。相比之下，PDT 图可在多项式时间内识别。最后，我们将 EDT 图与针对含水平基因转移场景提出的其他直系同源定义相联系。除一种例外，相应图均被证明为着色余图。
引用
@article{arxiv.2212.02201,
title = {Relative Timing Information and Orthology in Evolutionary Scenarios},
author = {David Schaller and Tom Hartmann and Manuel Lafond and Nicolas Wieseke and Peter F. Stadler and Marc Hellmuth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.02201},
year = {2023}
}