Programa

MÉTODOS FILOGENÉTICOS COMPARATIVOS (201521439, 45 h) · Mestrado em Biologia Animal, UFMS

Ementa

Delineamento de estudos comparativos. Modelos de evolução de atributos quantitativos e discretos. Evolução correlacionada e estimativa de estados ancestrais. PGLS e métodos para estimar taxa de evolução de atributos. Métodos para detectar convergência fenotípica. Mensuração e teste de sinal filogenético.

Objetivos

Estudos comparativos têm se tornado cada vez mais factíveis dada a facilidade de obtenção de dados comparativos e de plataformas para o seu gerenciamento, aliada à crescente disponibilidade de hipóteses filogenéticas para diversos grupos. Nesta disciplina teórico-prática apresento teorias e métodos para estudar evolução fenotípica ao longo de filogenias, e discutimos as principais questões investigadas em estudos comparativos e como métodos analíticos podem ser utilizados para respondê-las.

Conteúdo programático

  1. Histórico e desenho de estudos comparativos. Tree thinking; métodos para reconstruir hipóteses filogenéticas (incluindo supertree, supermatrix, e iniciativas recentes — SUPERSMART, PASTIS, Open Tree of Life, treePL, congruification); perguntas comuns em estudos de adaptação; desenho de estudo comparativo (Arnold & Nunn 2010; Pennell et al. 2015); limitações da abordagem (Darwinian e Eltonian shortfall); bases de dados online de atributos e filogenias; distância filogenética e matriz de variância-covariância.
  2. Modelos de evolução de atributos. Ornstein-Uhlenbeck, Movimento Browniano, ACDC, mudança direcionada, Early Burst. Evolução correlacionada. PGLS e contrastes independentes filogenéticos (PIC). Estimativa de estado ancestral para atributos contínuos e categóricos (Bayesiano, ML, threshold). ANOVA filogenética.
  3. Taxa de evolução de atributos (auteur, Brownie) e suas relações com taxas de especiação. OU multi-regime (ouch). Métodos para detectar convergência, picos adaptativos e mudança de regimes.
  4. Simulações de evolução de atributos e filogenias sob modelos alternativos. Medidas de simetria de árvore. Imputação de dados faltantes. Visualização de dados filogenéticos.
  5. Sinal filogenético para atributos contínuos e categóricos: K de Blomberg, λ de Pagel, R², Mantel, I de Moran, distograma filogenético, partição da entropia quadrática.
  6. Não-estacionaridade: PVR e ajuste de múltiplas matrizes VCV. Partição dos componentes específico e herdado da variação fenotípica. Incerteza filogenética.
  7. Documento dinâmico em Quarto — preparação e publicação online da análise final.

Como o conteúdo está distribuído nas aulas

Na versão atual dos materiais, o conteúdo está organizado em oito aulas pelo mapa dos métodos:

Aula Tema Itens do conteúdo
1 A árvore e os dados 1, 4 (simetria, imputação)
2 O movimento browniano e a matriz C 1 (matriz de variância-covariância), 2 (BM, PIC)
3 Sinal filogenético 5, 6 (PVR)
4 Modelos de evolução contínua 2 (OU, ACDC, tendência, EB), 3
5 Regressão filogenética (PGLS) 2 (PGLS, ANOVA), 6 (várias matrizes, incerteza)
6 Atributos discretos 2 (evolução correlacionada, threshold)
7 Estados ancestrais e visualização 2 (estados ancestrais), 4 (visualização)
8 Atributos multivariados 3 (taxas), 5 e 2 (versões multivariadas)

Para detectar mudanças de regime, o curso usa métodos como bayou, PhylogeneticEM e mvMORPH; o desenho de estudos cita a versão publicada do phyndr (Pennell, FitzJohn & Cornwell 2016); e os déficits de conhecimento seguem Hortal et al. (2015).

Formato

A disciplina é ofertada condensada em uma semana: cada aula ocupa um período (manhã ou tarde), com teoria e prática no mesmo período. O cronograma está em Comece aqui.

Avaliação

Um documento dinâmico em Quarto com uma análise de dados à escolha do(a) aluno(a), contendo:

  1. pergunta de pesquisa;
  2. análise;
  3. resultados;
  4. breve discussão baseada em teoria (até ~5 linhas).

O documento deve renderizar do começo ao fim numa sessão limpa do R, com sementes fixas, e ser entregue como .qmd e .html. Para começar: o guia Get started do Quarto. Além disso, cada aula tem um desafio de código, resolvido individualmente.

Bibliografia

Livros

  • Diniz-Filho, J.A.F. 2000. Métodos filogenéticos comparativos. São Carlos: Holos.
  • Felsenstein, J. 2004. Inferring phylogenies. Sunderland: Sinauer.
  • Garamszegi, L.Z. (Ed.) 2014. Modern phylogenetic comparative methods and their application in evolutionary biology. Berlin: Springer.
  • Harvey, P.H. & Pagel, M.D. 1991. The comparative method in evolutionary biology. Oxford University Press.
  • Nunn, C.L. 2011. The comparative approach in evolutionary anthropology and biology. Chicago: University of Chicago Press.
  • Paradis, E. 2012. Analysis of phylogenetics and evolution with R. 2ª ed. Berlin: Springer.
  • Revell, L.J. & Harmon, L.J. 2022. Phylogenetic comparative methods in R. Princeton University Press. Livro-texto do curso.

Artigos-chave

Introdução ao R

Recursos online

Edições anteriores

  • 2021/2: UFMS, modalidade semestral regular (45 h).
  • 2020: UFMS, modalidade intensiva (uma semana, 40 h). Os slides em PDF dessa edição continuam disponíveis: Aula 1 · Aula 2 · Aula 3 · Aula 4 · Aula 5 · Aula 6. Os roteiros práticos dessa edição foram redistribuídos pelas aulas novas (ver Roteiros práticos).