В это время года слова "Святочное дерево" могут вызывать в воображении образы ярко украшенных бальзамических елей. Но для Леи Попович, адъюнкт-профессора математики и статистики факультета искусств и наук, дерево Йоля на самом деле является продвинутым способом описания эволюции.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Mathematical Biology, Попович и недавний выпускник Конкордии Мариолис Ривас (доктор философии 14) показывают, как современное распределение физических признаков среди видов может помочь объяснить, как развивался эволюционный процесс во времени.
Они использовали древовидный граф, называемый деревом Йоля, впервые разработанный в 1924 году Г. У. Юлом для отображения генеалогической истории.
Визуализация изменения вида
«Полная история эволюционного процесса данного вида может быть точно описана Святочным деревом», - говорит Попович.
"Мы расширили модель Юла, чтобы иметь возможность отслеживать эволюционные процессы, зависящие от конкретных фенотипов."
Реконструкция эволюционного процесса была серьезной проблемой для ученых на протяжении десятилетий, потому что так много неизвестно. А с усилением планетарных изменений, приводящих к увеличению числа вымираний, эти вопросы становятся еще более насущными.
«Эволюция видимых признаков видов - их фенотипов - отвечает за разнообразие всех живых организмов и за их способность адаптироваться к новым условиям», - говорит Попович.
Недавние исследования показали, как различия в фенотипах могут влиять на скорость эволюции или вымирания видов. Математические модели могут помочь нам определить различные элементы этого процесса. Но возможность того, что разнообразие может зависеть от признаков, означает, что стандартные методы не подходят для измерения скорости эволюции».
Чтобы решить эти проблемы, Попович и Ривас использовали математику для картирования скорости, с которой новые виды создаются или вымирают. Они разработали новую математическую модель, описывающую эволюцию как процесс, в котором продолжительность жизни видов до их исчезновения или появления других видов зависит от их фенотипа. Их модель включает возможность изменения фенотипа нового вида.
График Йольского дерева
Дерево Йоля - это граф с одним входящим ребром и двумя исходящими ребрами из каждой точки ветвления. Ветви представляют периоды времени между эволюцией новых видов. Если ветвь ведет к точке ветвления, это означает, что возник новый вид. Если ветвь ведет к листу, это знаменует вымирание. Листья представляют виды, присутствующие сегодня.
На графике также представлены «вишни», которые представляют два существующих вида, наиболее близких друг к другу в эволюционном плане, и «подвески», которые представляют собой эволюционную связь с другим видом, который немного дальше от них в эволюционном отношении. термины.
Подсчет количества разных видов вишен и подвесок помогает определить особую зависимость от фенотипа создаваемых или вымирающих новых видов.