定量生物学 > 种群与进化
[提交于 2025年7月11日
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标题: 使用分支特异性替换模型和收缩先验检测进化变化点
标题: Detecting Evolutionary Change-Points with Branch-Specific Substitution Models and Shrinkage Priors
摘要: 分支特异性替换模型被广泛用于检测进化变化点,例如选择压力的转变。 然而,应用此类模型通常需要先验知识来确定系统发育树上的变化点位置,或者在处理大规模数据集时面临可扩展性问题。 为了解决这两个限制,我们将分支特异性替换模型与收缩先验结合,以无需先验知识自动识别变化点,同时为每个分支估计不同的替换参数。 为了在这种高维模型下实现可行的推断,我们开发了一种针对分支特异性替换参数的解析梯度算法,其计算时间与参数数量成线性关系。 我们将该梯度算法应用于灵长类动物BRCA1基因进化中的选择压力动态推断,以及近期mpox疫情中病毒序列的突变动态分析。 我们的新算法提高了推断效率,在最大似然优化中,与中心差分数值梯度方法相比,每次迭代的速度提升了高达90倍;在贝叶斯框架内,与传统单变量随机游走采样器相比,使用哈密顿蒙特卡洛采样器的计算性能提升了高达360倍。
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