用于在不同物种形成概念下分析地层范围数据的化石出生 - 死亡模型

出生 - 死亡 - 采样模型产生了包含过去和现在样本的系统发育树。将“出生”解释为分支物种形成，“死亡”解释为灭绝，“采样”解释为化石保存与回收，该模型（也称为化石出生 - 死亡 (FBD) 模型）产生了基于现生和化石样本的系统发育树。该模型已在数学上得到分析，并成功应用于不同分类层级的多种数据集，如企鹅、植物和昆虫。然而，该模型当前的数学处理不允许将一组时间上不同的化石标本归为同一物种。在本文中，我们提供了一个通用的数学 FBD 建模框架，明确考虑了“地层范围”，其中地层范围定义为与单一物种相关的谱系区间，跨越该物种从首次到最后一次化石出现的时间。为了将系统发育树中的一系列化石样本归为同一物种，即指定一个地层范围，我们需要定义物种形成的模式。我们提供了表达式以涵盖三种常见的物种形成模式：出芽（或不对称）物种形成、二分（或对称）物种形成和线系物种形成。我们的方程允许对古生物学和新生物学数据进行灵活的联合贝叶斯分析。此外，我们的框架可直接应用于流行病学，其中地层范围是单一患者观察到的感染持续时间，通过出芽进行的“出生”是传播，“死亡”是康复，而“采样”是对患者病原体进行测序。因此，我们提出了一种允许整合来自单一患者随时间多次观测的模型。