1. The genomic view of diversification
- Author
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Julie Marin, Amaury Lambert, Guillaume Achaz, Anton Crombach, Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Éco-Anthropologie (EA), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Artificial Evolution and Computational Biology (BEAGLE), Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Probabilités, Statistique et Modélisation (LPSM (UMR_8001)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Éco-Anthropologie (EAE), Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Inria Grenoble - Rhône-Alpes, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'InfoRmatique en Image et Systèmes d'information (LIRIS), Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Université Lumière - Lyon 2 (UL2), Laboratoire de Probabilités, Statistiques et Modélisations (LPSM (UMR_8001)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), and Crombach, Anton more...
- Subjects
0301 basic medicine ,0106 biological sciences ,Genetic Speciation ,[SDV]Life Sciences [q-bio] ,introgression ,Population genetics ,Inference ,Diversification (marketing strategy) ,Biology ,phylogeny ,010603 evolutionary biology ,01 natural sciences ,species tree ,Gene flow ,Coalescent theory ,03 medical and health sciences ,Genetic drift ,Genetic algorithm ,Gene ,Ecology, Evolution, Behavior and Systematics ,030304 developmental biology ,coalescent theory ,0303 health sciences ,Genome ,Hierarchy (mathematics) ,Models, Genetic ,Gene tree ,population genetics ,Reproductive isolation ,[SDV] Life Sciences [q-bio] ,Tree (data structure) ,multispecies coalescent ,030104 developmental biology ,gene tree ,speciation ,Evolutionary biology ,gene‐based diversification model ,gene flow - Abstract
Evolutionary relationships between species are traditionally represented in the form of a tree, called the species tree. The reconstruction of the species tree from molecular data is hindered by frequent conflicts between gene genealogies. A standard way of dealing with this issue is to pos-tulate the existence of a unique species tree where disagreements between gene trees are explained by incomplete lineage sorting (ILS) due to random coalescences of gene lineages inside the edges of the species tree. This paradigm, known as the multi-species coalescent (MSC), is constantly violated by the ubiquitous presence of gene flow revealed by empirical studies, leading to topological incon-gruences of gene trees that cannot be explained by ILS alone. Here we argue that this paradigm should be revised in favor of a vision acknowledging the importance of gene flow and where gene histories shape the species tree rather than the opposite. We propose a new, plastic framework for modeling the joint evolution of gene and species lineages relaxing the hierarchy between the species tree and gene trees. As an illustration, we implement this framework in a mathematical model called the genomic diversification (GD) model based on coalescent theory, with four parameters tuning repli-cation, genetic differentiation, gene flow and reproductive isolation. We use it to evaluate the amount of gene flow in two empirical data-sets. We find that in these data-sets, gene tree distributions are better explained by the best fitting GD model than by the best fitting MSC model. This work should pave the way for approaches of diversification using the richer signal contained in genomic evolution-ary histories rather than in the mere species tree. more...
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- 2020
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