
Aula 7 · Métodos Filogenéticos Comparativos · PPGBA/UFMS

Como era o ancestral?

O atributo A é contínuo: pense nele como o tamanho do corpo (em log) de cada espécie.

Inferir como os atributos mudaram ao longo do tempo.

Inferir como os atributos mudaram e visualizar padrões macroevolutivos complexos.
Principais métodos: parcimônia de mudança quadrada; máxima verossimilhança; mínimos quadrados generalizados (GLS); bayesianos. Os três primeiros estão em ape::ace; os baseados em modelos dão incerteza.
Limitações: o modelo de evolução afeta as estimativas, e há muita incerteza associada a elas.
Ou seja: se você não precisa dos estados ancestrais, não os estime!
Como era o ancestral?
Maddison (1991), Syst. Zool. 40: 304–314.
ape, OU no bayou; outra saída é “esticar” a árvore por um escalar (Aula 3)Schluter, Price, Mooers & Ludwig (1997), Evolution 51: 1699–1711.


| Nó | 8 (raiz) | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ML (= ponderada) | 1,83 | 1,99 | 2,60 | 2,27 | 1,77 | 0,96 |
| ramos = 1 (não ponderada) | 1,88 | 2,21 | 2,51 | 2,25 | 1,54 | 1,10 |
Ignorar os comprimentos muda as estimativas: no nó 13, sp6 e sp7 pesam menos quando seus ramos curtos ficam iguais aos longos do resto da árvore.
Felsenstein (1985); Pagel (1999), Syst. Biol. 48: 612–622; GLS: Martins & Hansen (1997).

No pruning dos PICs (Aula 2), o valor do nó 13 é a média de sp6 e sp7 (ramos iguais): (1,18 + 0,58)/2 = 0,88. Só usa os descendentes.

A estimativa por ML usa a árvore toda: o resto do clado e das espécies puxa o nó 13 para 0,96.
O pruning só dá a estimativa “completa” na raiz, que recebe a informação de todas as espécies.
phytools::fastAnc)IC 95% para estados ancestrais: Garland, Midford & Ives (1999), Am. Zool. 39: 374–388.

IC 95% da raiz: 1,34 a 2,31; do nó 11 (sp3 e sp4, ramos de 0,02): 2,19 a 2,35.

Anolis (log SVL): a variância cai perto das pontas. A raiz não é, necessariamente, o nó mais incerto: nós intermediários com ramos longos podem ser piores.
contMap
Revell (2013), Methods Ecol. Evol. 4: 754–759.
Computing density traitgram...

phytools::fancyTree(type = "phenogram95").
Finarelli & Flynn (2006), Syst. Biol. 55: 301–313; precisão dos métodos: Webster & Purvis (2002), Proc. R. Soc. B 269: 143–149.

Simulação com tendência (μ > 0) numa árvore com fósseis. Sob BM, viés médio de 1,75; com a tendência no modelo (phytools::anc.trend), 0,17.
Como era o ancestral?
Máxima verossimilhança e um modelo Mk ajustado aos dados (Aula 6): a matriz Q dá as taxas instantâneas, e delas vem a probabilidade de cada estado depois de um tempo t:
\[\mathbf{p}_t = e^{\mathbf{Q}t}\,\mathbf{p}_0 \qquad \mathbf{Q} = \begin{bmatrix} -q_{01} & q_{01} \\ q_{10} & -q_{10} \end{bmatrix}\]

61 espécies de Elopomorpha; Mk ER: log L = -37,03 (o ARD, -37,00, não melhora). Dados de Collar et al. (2014), Nat. Commun. 5: 5505, usados na prática.
Conjunta: Pupko et al. (2000), Mol. Biol. Evol. 17: 890–896; marginal: Pagel (1999).

Em 32 dos 60 nós, nenhum estado passa de 0,8.

Discordam em 3 nós (anéis), onde as probabilidades marginais estão perto de 0,5.
Nielsen (2002), Syst. Biol. 51: 729–739; Huelsenbeck, Nielsen & Bollback (2003), Syst. Biol. 52: 131–158; Bollback (2006).

Uma história possível, com as mudanças no meio dos ramos.

Mesmos dados, mesmo modelo: o método sorteia muitas histórias, e o resumo vem do conjunto.

phytools::make.simmap(arvore, x, model = "ER", nsim = 100) e densityMap.

Média de 31,5 mudanças por mapa (IC 95%: 23 a 41).

Sob ARD: 16,3 perdas (13 a 20) e 8,6 reganhos por mapa. Os reganhos dependem do modelo, que os dados não distinguem bem (Aula 6).
Como era o ancestral?
phytools| Função | O que mostra |
|---|---|
plotTree, plotSimmap |
a árvore; um mapa estocástico |
contMap |
atributo contínuo estimado ao longo dos ramos |
densityMap |
probabilidade posterior de um estado ao longo dos ramos |
phenogram, fancyTree |
atributo × tempo (com IC 95%) |
phylomorphospace |
a árvore no espaço de dois atributos |
dotTree, plotTree.barplot |
valores das pontas ao lado da árvore |
Revell (2012), Methods Ecol. Evol. 3: 217–223. Para gráficos de sinal filogenético, o pacote phylosignal.

Os nós ficam nas estimativas por ML dos dois atributos; volta na Aula 8.

Dados simulados: dois clados de 16 espécies (azul e verde); nós cinza nas estimativas por ML. Ideia da Fig. 2 de Adams & Collyer (2019), Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 50: 405–425.
| Padrão | Sugere | Como testar |
|---|---|---|
| Sobreposição | os clados exploram o mesmo espaço de fenótipos | — |
| Divergência | regiões próprias por clado ou ecótipo: radiação adaptativa, convergência de ecótipos | ANOVA filogenética (Aula 5); testes de convergência |
| Disparidade diferente | liberação seletiva, taxas diferentes, ou um clado que repete os mesmos fenótipos | comparação de disparidade; de taxas (Aula 8) |
| Tendência | fenótipos acentuados numa mesma direção ao longo do tempo | modelos com tendência (Aula 4) |
O gráfico sugere; o teste decide. E é uma projeção em 2 dimensões: os testes usam todos os atributos.
Adams & Collyer (2019), Annu. Rev. Ecol. Evol. Syst. 50: 405–425.


Eu só queria saber como era o ancestral IC 95%: de 1,34 a 2,31
Almeida Júnior, Saudade (1899), domínio público, via Wikimedia Commons. Prática: o walkthrough da Aula 7 e o desafio.
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