系统发育树

高中生物基于六个可编辑二元性状的四分类单元 Fitch 简约法穷举分析

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关于此实验

根据共享性状构建系统树假设,而不是绘制装饰性的相似性示意图。编辑六个二元性状,比较全部三种无根四分支树的精确代价,并在不改变亲缘关系的情况下旋转显示的分支。

学习目标

  • 区分共享性状矩阵与系统树假设。
  • 比较不同拓扑结构所需的最少性状变化次数。
  • 识别未能解决的平局以及等价的分支旋转。

使用方法

  1. 1检查初始矩阵,并比较全部三种拓扑结构的得分。
  2. 2切换一个分类单元的性状,观察哪种拓扑结构最简约。
  3. 3消除所有差异,并找出三种拓扑结构无法区分的平局。
  4. 4选择并翻转一个内部分组,然后确认其中的分类单元及得分保持不变。

模型

每种拓扑都采用二元性状变化次数总和的可能最小值。
保留所有并列结果,而不暗示缺乏依据的确定性。

假设

  • 分类单元 A 至 D 共四个,每个都具有六个完整的二元性状。性状顺序无关,每次状态变化的代价都相同。
  • 模型将菲奇集合交集与并集规则应用于所有三种可能的无根四分体拓扑,并对各性状的最小变化次数求和。
  • 所有同样简约的树都会被保留。也可以选择成本更高的替代树,以便进行比较。
  • 图示使用任意设置的显示根和相同的布局深度,不推断根的方向、时间或分支长度。
  • 简约法是一种简化的推断标准。趋同、逆转、不同的变化速率以及不确定的性状编码,都可能使实际的历史祖先关系偏离其优选假设。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么性状行完全相同,却无法确定唯一的树?
  2. Q2为什么旋转内部群组不会改变树的关系?

常见问题

较长的分支意味着年代更久或差异更大吗?

不。枝长和显示根节点只用于排布此图。模型比较的是无根关系和性状代价。

首选树能证明祖先关系吗?

不能。这是在所选性状和等成本假设下变化最少的假说,可能会受到更多证据的质疑。