Descendance commune

@misc{theobald2012evidences,

Douglas Theobald a récemment développé un test intéressant prétendument capable de quantifier les preuves d'une descendance universelle commune unissant les trois domaines de la vie (Eucaryotes, Archées et Bactéries) contre les hypothèses d'origines indépendantes pour certains de ces domaines. Nous passons ici en revue son modèle, en particulier en relation avec le traitement du transfert horizontal de gènes (THG) et avec la qualité de l'alignement de séquence.

@article{doi104081eb2012e5,
    author = "de Oliveira Martins, Leonardo and Posada, David",
    title = "Proving universal common ancestry with similar sequences",
    year = "2012",
    journal = "Trends in Evolutionary Biology",
    abstract = "Douglas Theobald recently developed an interesting test putatively capable of quantifying the evidence for a Universal Common Ancestry uniting the three domains of life (Eukarya, Archaea and Bacteria) against hypotheses of Independent Origins for some of these domains. We review here his model, in particular in relation to the treatment of Horizontal Gene Transfer (HGT) and to the quality of sequence alignment.",
    url = "https://doi.org/10.4081/eb.2012.e5",
    doi = "10.4081/eb.2012.e5",
    number = "1",
    openalex = "W2099175457",
    pages = "5",
    volume = "4",
    references = "doi101007bf00160154, doi101007bf01734359, doi10108010635150390235520, doi10108010635150490522304, doi101093bioinformaticsbtg180, doi101093bioinformaticsbtr088, doi101093sysbiosyq085, doi101126science1065889"
}

@article{theobald2011universal,
    author = "Theobald, Douglas L.",
    title = "On universal common ancestry, sequence similarity, and phylogenetic structure: the sins of P-values and the virtues of Bayesian evidence",
    year = "2011",
    journal = "Biology Direct",
    url = "https://doi.org/10.1186/1745-6150-6-60",
    doi = "10.1186/1745-6150-6-60",
    number = "1",
    pages = "60",
    volume = "6"
}

@article{yonezawa2010universal,
    author = "Yonezawa, Takahiro and Hasegawa, Masami",
    title = "Was the universal common ancestry proved?",
    year = "2010",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/nature09482",
    doi = "10.1038/nature09482",
    number = "7326",
    pages = "E9--E9",
    volume = "468"
}

@article{theobald2010reply,
    author = "Theobald, D. L.",
    title = "Theobald reply",
    year = "2010",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/nature09483",
    doi = "10.1038/nature09483",
    number = "7326",
    pages = "E10--E10",
    volume = "468"
}

@article{theobald2010a,
    author = "Theobald, Douglas L.",
    title = "A formal test of the theory of universal common ancestry",
    year = "2010",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/nature09014",
    doi = "10.1038/nature09014",
    number = "7295",
    openalex = "W2068487992",
    pages = "219-222",
    volume = "465",
    references = "doi10108010635150390235520, doi101093molbevmsj030, doi1023071912557, doi1023072291091, doi1023073802723, doi105962bhltitle59991, doi105962bhltitle68064, doi105962bhltitle82303"
}

@article{steel2010common,
    author = "Steel, Mike and Penny, David",
    title = "Common ancestry put to the test",
    year = "2010",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/465168a",
    doi = "10.1038/465168a",
    number = "7295",
    pages = "168--169",
    volume = "465"
}

CONTEXTE : Il est communément admis que toutes les formes de vie cellulaires sur Terre ont une origine commune. Cette opinion est soutenue par l'universalité du code génétique et la conservation universelle de multiples gènes, en particulier ceux qui codent pour les composants clés du système de traduction. Une étude récente remarquable prétend fournir un test formel, indépendant de l'homologie, de l'hypothèse de la descendance universelle commune en comparant la capacité d'un modèle de descendance commune et d'un modèle de descendance multiple à prédire les séquences de protéines universellement conservées. RÉSULTATS : Nous avons conçu une expérience computationnelle sur un alignement concaténé de protéines universellement conservées qui montre que la prétendue démonstration de la descendance universelle commune est une conséquence triviale de la similarité de séquence significative entre les protéines analysées. La nature et l'origine de cette similarité sont sans importance pour la prédiction de la « descendance commune » par l'approche de comparaison de modèles. Ainsi, l'homologie (origine commune) des protéines comparées reste une inférence issue de la similarité de séquence plutôt qu'une propriété indépendante démontrée par l'analyse de vraisemblance. CONCLUSION : Une démonstration formelle de l'hypothèse de la descendance universelle commune n'a pas été réalisée et est peu susceptible d'être réalisable en principe. Néanmoins, les preuves en faveur de cette hypothèse fournies par la génomique comparative sont accablantes.

@article{doi10118617456150564,
    author = "Koonin, Eugene V. and Wolf, Yuri I.",
    title = "The common ancestry of life",
    year = "2010",
    journal = "Biology Direct",
    abstract = {BACKGROUND: It is common belief that all cellular life forms on earth have a common origin. This view is supported by the universality of the genetic code and the universal conservation of multiple genes, particularly those that encode key components of the translation system. A remarkable recent study claims to provide a formal, homology independent test of the Universal Common Ancestry hypothesis by comparing the ability of a common-ancestry model and a multiple-ancestry model to predict sequences of universally conserved proteins. RESULTS: We devised a computational experiment on a concatenated alignment of universally conserved proteins which shows that the purported demonstration of the universal common ancestry is a trivial consequence of significant sequence similarity between the analyzed proteins. The nature and origin of this similarity are irrelevant for the prediction of "common ancestry" of by the model-comparison approach. Thus, homology (common origin) of the compared proteins remains an inference from sequence similarity rather than an independent property demonstrated by the likelihood analysis. CONCLUSION: A formal demonstration of the Universal Common Ancestry hypothesis has not been achieved and is unlikely to be feasible in principle. Nevertheless, the evidence in support of this hypothesis provided by comparative genomics is overwhelming.},
    url = "https://doi.org/10.1186/1745-6150-5-64",
    doi = "10.1186/1745-6150-5-64",
    openalex = "W2158197263",
    references = "doi1010160968000494901678, doi101038330401a0, doi10103890129, doi101038nrmicro751, doi10108010635150390235520, doi101126science1123061, doi101126science1123539, doi10118617456150329, doi10118617456150564"
}

Depuis Darwin, les biologistes ont reconnu que la théorie de la descendance à partir d'une descendance commune (CA) est très bien soutenue par diverses lignes de preuves. Cependant, bien que les preuves qualitatives soient écrasantes, nous avons également besoin de méthodes formelles pour quantifier le soutien épidémique pour la CA par rapport à l'hypothèse alternative d'une origine séparée (SA). Dans cet article, nous explorons une diversité de méthodes statistiques utilisant des données provenant des primates. Nous nous concentrons sur deux alternatives à la CA, l'espèce SA (l'origine séparée de chaque espèce nommée) et la famille SA (l'origine séparée de chaque famille). Nous avons mis en œuvre des tests statistiques basés sur des données morphologiques, moléculaires et biogéographiques et avons développé deux nouvelles méthodes : l'une qui teste l'autocorrélation phylogénétique tout en corrigeant la variation due à des traits écologiques confondants et une méthode pour examiner si les taxons fossiles ont moins de différences dérivées que les taxons vivants. Nous avons rejeté de manière écrasante à la fois l'espèce et la famille SA avec des valeurs de P infinitésimales. Nous comparons ces résultats à ceux de deux articles compagnons, qui ont également trouvé un soutien extrêmement fort pour la CA de tous les primates, et discutons des directions futures et des questions philosophiques générales qui concernent le test statistique d'hypothèses historiques telles que la CA.

@article{doi101111evo12934,
    author = "Baum, David and Ané, Cécile and Larget, Bret and Solís‐Lemus, Claudia and Ho, Lam Si Tung and Boone, P L and Drummond, Chloe P. and Bontrager, Martin and Hunter, Steven and Saucier, William",
    title = "Statistical evidence for common ancestry: Application to primates",
    year = "2016",
    journal = "Evolution",
    abstract = "Depuis Darwin, les biologistes ont reconnu que la théorie de la descendance à partir d'une descendance commune (CA) est très bien soutenue par diverses lignes de preuves. Cependant, bien que les preuves qualitatives soient écrasantes, nous avons également besoin de méthodes formelles pour quantifier le soutien épidémique pour la CA par rapport à l'hypothèse alternative d'une origine séparée (SA). Dans cet article, nous explorons une diversité de méthodes statistiques utilisant des données provenant des primates. Nous nous concentrons sur deux alternatives à la CA, l'espèce SA (l'origine séparée de chaque espèce nommée) et la famille SA (l'origine séparée de chaque famille). Nous avons mis en œuvre des tests statistiques basés sur des données morphologiques, moléculaires et biogéographiques et avons développé deux nouvelles méthodes : l'une qui teste l'autocorrélation phylogénétique tout en corrigeant la variation due à des traits écologiques confondants et une méthode pour examiner si les taxons fossiles ont moins de différences dérivées que les taxons vivants. Nous avons rejeté de manière écrasante à la fois l'espèce et la famille SA avec des valeurs de P infinitésimales. Nous comparons ces résultats à ceux de deux articles compagnons, qui ont également trouvé un soutien extrêmement fort pour la CA de tous les primates, et discutons des directions futures et des questions philosophiques générales qui concernent le test statistique d'hypothèses historiques telles que la CA.",
    url = "https://doi.org/10.1111/evo.12934",
    doi = "10.1111/evo.12934",
    openalex = "W2345386884",
    references = "deoliveiramartins2014testing, larget2016statistical"
}

Résumé La descendance commune de la vie est soutenue par un corpus énorme de preuves et est universellement acceptée au sein de la communauté scientifique. Cependant, certaines sources potentielles de données qui peuvent être utilisées pour tester la thèse de la descendance commune n'ont pas encore été formellement analysées. Nous avons développé un nouveau test de descendance commune basé sur les séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés dans des gènes codant pour des protéines homologues alignés. Nous avons raisonné que, puisque la variation nucléotidique aux sites invariants des acides aminés est neutre par rapport à la sélection et, par conséquent, peu susceptible d'être due à l'évolution convergente, l'observation qu'un acide aminé est de manière cohérente encodé par la même séquence de codon chez différentes espèces pourrait fournir de fortes preuves de leur descendance commune. Notre méthode utilise la variation observée dans les séquences de codons aux sites invariants des acides aminés comme statistique de test, et compare cette variation à celle qui est attendue sous trois modèles différents de fréquence de codon sous l'hypothèse alternative d'une origine séparée. Nous examinons également la structure hiérarchique dans les séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés et quantifions l'accord entre les arbres générés à partir de la séquence d'acides aminés et ceux inférés à partir des séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés. Lorsque ces tests sont appliqués aux familles de primates comme cas de test, nous constatons que la variation nucléotidique observée aux sites invariants des acides aminés est considérablement inférieure à la variation nucléotidique prédite par tout modèle de fréquence de codon sous une origine séparée. Les arbres phylogénétiques générés à partir des données nucléotidiques des sites invariants des acides aminés concordent avec ceux générés à partir des données codant pour des protéines, et il y a beaucoup plus de structure hiérarchique dans les données des sites invariants des acides aminés que ce qui serait attendu sous une origine séparée. Nous rejetons définitivement l'origine séparée des familles de primates, et démontrons que nos tests peuvent être appliqués à n'importe quel groupe d'intérêt pour tester la descendance commune.

@misc{doi101101035915,
    author = "Bontrager, Martin and Larget, Bret and Ané, Cécile and Baum, David",
    title = "Statistical Evidence for Common Ancestry: Testing for Signal in Silent Sites",
    year = "2016",
    booktitle = "bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory)",
    abstract = "Résumé La descendance commune de la vie est soutenue par un corpus énorme de preuves et est universellement acceptée au sein de la communauté scientifique. Cependant, certaines sources potentielles de données qui peuvent être utilisées pour tester la thèse de la descendance commune n'ont pas encore été formellement analysées. Nous avons développé un nouveau test de descendance commune basé sur les séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés dans des gènes codant pour des protéines homologues alignés. Nous avons raisonné que, puisque la variation nucléotidique aux sites invariants des acides aminés est neutre par rapport à la sélection et, par conséquent, peu susceptible d'être due à l'évolution convergente, l'observation qu'un acide aminé est de manière cohérente encodé par la même séquence de codon chez différentes espèces pourrait fournir de fortes preuves de leur descendance commune. Notre méthode utilise la variation observée dans les séquences de codons aux sites invariants des acides aminés comme statistique de test, et compare cette variation à celle qui est attendue sous trois modèles différents de fréquence de codon sous l'hypothèse alternative d'une origine séparée. Nous examinons également la structure hiérarchique dans les séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés et quantifions l'accord entre les arbres générés à partir de la séquence d'acides aminés et ceux inférés à partir des séquences nucléotidiques aux sites invariants des acides aminés. Lorsque ces tests sont appliqués aux familles de primates comme cas de test, nous constatons que la variation nucléotidique observée aux sites invariants des acides aminés est considérablement inférieure à la variation nucléotidique prédite par tout modèle de fréquence de codon sous une origine séparée. Les arbres phylogénétiques générés à partir des données nucléotidiques des sites invariants des acides aminés concordent avec ceux générés à partir des données codant pour des protéines, et il y a beaucoup plus de structure hiérarchique dans les données des sites invariants des acides aminés que ce qui serait attendu sous une origine séparée. Nous rejetons définitivement l'origine séparée des familles de primates, et démontrons que nos tests peuvent être appliqués à n'importe quel groupe d'intérêt pour tester la descendance commune.",
    url = "https://doi.org/10.1101/035915",
    doi = "10.1101/035915",
    openalex = "W2263396908",
    references = "deoliveiramartins2014testing, larget2016statistical"
}

La nature du dernier ancêtre commun universel (LUCA), son âge et son impact sur le système terrestre ont fait l'objet de vifs débats à travers des disciplines diverses, souvent basés sur des données et des méthodes disparates. Les estimations d'âge du LUCA sont généralement basées sur le registre fossile, variant avec chaque réinterprétation. La nature du métabolisme du LUCA s'est révélée tout aussi controversée, certains attribuant tous les métabolismes fondamentaux au LUCA, tandis que d'autres reconstruisent une forme de vie plus simple dépendante de la géochimie. Ici, nous inférons que le LUCA a vécu ~4,2 Ga (4,09-4,33 Ga) grâce à une analyse des temps de divergence des gènes dupliqués pré-LUCA, calibrée en utilisant des fossiles microbiens et des enregistrements isotopiques sous une nouvelle mise en œuvre de contreventement croisé. La réconciliation phylogénétique suggère que le LUCA avait un génome d'au moins 2,5 Mb (2,49-2,99 Mb), codant environ 2 600 protéines, comparable aux procaryotes modernes. Nos résultats suggèrent que le LUCA était un acétogène anaérobie de grade procaryote qui possédait un système immunitaire précoce. Bien que le LUCA soit parfois perçu comme vivant en isolement, nous inférons que le LUCA faisait partie d'un système écologique établi. Le métabolisme du LUCA aurait fourni une niche pour d'autres membres de la communauté microbienne et le recyclage de l'hydrogène par la photochimie atmosphérique aurait pu soutenir un écosystème primitif modérément productif.

@article{doi101038s41559024024611,
    author = "Moody, Edmund R. R. and Álvarez-Carretero, Sandra and Mahendrarajah, Tara and Clark, James and Betts, Holly C. and Dombrowski, Nina and Szánthó, Lénárd L. and Boyle, Richard A. and Daines, Stuart J. and Chen, Xi and Lane, Nick and Yang, Ziheng and Shields, Graham and Szöllősi, Gergely J. and Spang, Anja and Pisani, Davide and Williams, Tom A. and Lenton, Timothy M. and Donoghue, Philip C. J.",
    title = "The nature of the last universal common ancestor and its impact on the early Earth system",
    year = "2024",
    journal = "Nature Ecology \& Evolution",
    abstract = "La nature du dernier ancêtre commun universel (LUCA), son âge et son impact sur le système terrestre ont fait l'objet de vifs débats à travers des disciplines diverses, souvent basés sur des données et des méthodes disparates. Les estimations d'âge du LUCA sont généralement basées sur le registre fossile, variant avec chaque réinterprétation. La nature du métabolisme du LUCA s'est révélée tout aussi controversée, certains attribuant tous les métabolismes fondamentaux au LUCA, tandis que d'autres reconstruisent une forme de vie plus simple dépendante de la géochimie. Ici, nous inférons que le LUCA a vécu 	extasciitilde 4,2 Ga (4,09-4,33 Ga) grâce à une analyse des temps de divergence des gènes dupliqués pré-LUCA, calibrée en utilisant des fossiles microbiens et des enregistrements isotopiques sous une nouvelle mise en œuvre de contreventement croisé. La réconciliation phylogénétique suggère que le LUCA avait un génome d'au moins 2,5 Mb (2,49-2,99 Mb), codant environ 2 600 protéines, comparable aux procaryotes modernes. Nos résultats suggèrent que le LUCA était un acétogène anaérobie de grade procaryote qui possédait un système immunitaire précoce. Bien que le LUCA soit parfois perçu comme vivant en isolement, nous inférons que le LUCA faisait partie d'un système écologique établi. Le métabolisme du LUCA aurait fourni une niche pour d'autres membres de la communauté microbienne et le recyclage de l'hydrogène par la photochimie atmosphérique aurait pu soutenir un écosystème primitif modérément productif.",
    url = "https://doi.org/10.1038/s41559-024-02461-1",
    doi = "10.1038/s41559-024-02461-1",
    openalex = "W4400589084",
    references = "theobald2010a"
}

Il n'y a aucun doute parmi les biologistes évolutionnistes que toutes les espèces vivantes, ou du moins toutes les espèces vivantes au sein d'un groupe particulier (par exemple, les animaux), partagent une descendance d'un ancêtre commun, mais les méthodes statistiques formelles pour évaluer la descendance commune à partir de données de séquences d'ADN alignées ont fait l'objet de critiques. Une critique principale est que les méthodes antérieures prennent la similarité des séquences comme preuve de descendance commune tout en ignorant d'autres causes biologiques potentielles de similarité, telles que les contraintes fonctionnelles. Nous présentons un nouveau cadre statistique pour tester l'ancestralité séparée contre l'ancestralité commune qui évite ce piège. Nous illustrons l'efficacité de notre approche en utilisant un récent alignement moléculaire de grande taille publié pour examiner la descendance commune de tous les primates (y compris les humains). Nous trouvons des preuves écrasantes contre l'ancestralité séparée et en faveur de la descendance commune pour les ordres et les familles de primates. Nous trouvons également des preuves écrasantes que les humains partagent un ancêtre commun avec d'autres espèces de primates. Les méthodes statistiques novatrices présentées ici fournissent des moyens formels de tester l'ancestralité séparée contre l'ancestralité commune à partir de données de séquences d'ADN alignées tout en tenant compte des contraintes fonctionnelles qui limitent l'utilisation des bases nucléotidiques sur une base site par site.

@misc{larget2016statistical,
    author = "Larget, Bret and Ané, Cécile and Bontrager, Martin and Hunter, Steve and Stenz, Noah and Baum, David A.",
    title = "Statistical evidence for common ancestry: New tests of universal ancestry",
    year = "2016",
    abstract = "Il n'y a aucun doute parmi les biologistes évolutionnistes que toutes les espèces vivantes, ou du moins toutes les espèces vivantes au sein d'un groupe particulier (par exemple, les animaux), partagent une descendance d'un ancêtre commun, mais les méthodes statistiques formelles pour évaluer la descendance commune à partir de données de séquences d'ADN alignées ont fait l'objet de critiques. Une critique principale est que les méthodes antérieures prennent la similarité des séquences comme preuve de descendance commune tout en ignorant d'autres causes biologiques potentielles de similarité, telles que les contraintes fonctionnelles. Nous présentons un nouveau cadre statistique pour tester l'ancestralité séparée contre l'ancestralité commune qui évite ce piège. Nous illustrons l'efficacité de notre approche en utilisant un récent alignement moléculaire de grande taille publié pour examiner la descendance commune de tous les primates (y compris les humains). Nous trouvons des preuves écrasantes contre l'ancestralité séparée et en faveur de la descendance commune pour les ordres et les familles de primates. Nous trouvons également des preuves écrasantes que les humains partagent un ancêtre commun avec d'autres espèces de primates. Les méthodes statistiques novatrices présentées ici fournissent des moyens formels de tester l'ancestralité séparée contre l'ancestralité commune à partir de données de séquences d'ADN alignées tout en tenant compte des contraintes fonctionnelles qui limitent l'utilisation des bases nucléotidiques sur une base site par site.",
    url = "https://doi.org/10.1101/036327",
    doi = "10.1101/036327",
    openalex = "W2288243766",
    references = "deoliveiramartins2014testing, doi101093bioinformaticsbtg412, doi101093bioinformaticsbtq706, doi101093bioinformaticsbtu033, doi1012019780429246593, doi101371journalpgen1001342, doi105962bhltitle59991, doi105962bhltitle68064, openalexw3217097258"
}

CONTEXTE : Les preuves en faveur de la descendance commune universelle (DCU) sont vastes et convaincantes. Un test phylogénétique a été proposé pour quantifier ses chances contre des séquences d'origine indépendante, basé sur la comparaison entre un arbre et plusieurs arbres. Ce test a été appliqué avec succès à une alignement de séquences homologues bien étayé, qui a cependant été critiqué sur la base de simulations montrant que des alignements sans aucune structure phylogénétique pourraient fausser ses conclusions. RÉSULTATS : Ici, nous présentons une version simplifiée de ce même contre-exemple, qui peut être interprété comme un arbre avec des branches arbitrairement longues, et où le test de la DCU échoue à nouveau. Nous présentons également un autre cas où tout alignement suffisamment similaire favorisera la DCU, indépendamment des véritables origines indépendantes des séquences. Enfin, nous présentons une classe de tests fréquentistes qui se comportent mieux que le prétendu test formel de la DCU. CONCLUSION : Malgré les affirmations contraires, nous montrons que les contre-exemples ont détecté avec succès un inconvénient du test original de la DCU, à savoir sa dépendance à la similarité des séquences. À la lumière de nos propres simulations, nous concluons donc que le test de la DCU tel qu'initialement proposé ne devrait pas être fait confiance à moins que la convergence n'ait déjà été éliminée a priori.

@article{doi101186s130620160120y,
    author = "Martins, Leonardo and Posada, David",
    title = "Infinitely long branches and an informal test of common ancestry",
    year = "2016",
    journal = "Biology Direct",
    abstract = "CONTEXTE : Les preuves en faveur de la descendance commune universelle (DCU) sont vastes et convaincantes. Un test phylogénétique a été proposé pour quantifier ses chances contre des séquences d'origine indépendante, basé sur la comparaison entre un arbre et plusieurs arbres. Ce test a été appliqué avec succès à une alignement de séquences homologues bien étayé, qui a cependant été critiqué sur la base de simulations montrant que des alignements sans aucune structure phylogénétique pourraient fausser ses conclusions. RÉSULTATS : Ici, nous présentons une version simplifiée de ce même contre-exemple, qui peut être interprété comme un arbre avec des branches arbitrairement longues, et où le test de la DCU échoue à nouveau. Nous présentons également un autre cas où tout alignement suffisamment similaire favorisera la DCU, indépendamment des véritables origines indépendantes des séquences. Enfin, nous présentons une classe de tests fréquentistes qui se comportent mieux que le prétendu test formel de la DCU. CONCLUSION : Malgré les affirmations contraires, nous montrons que les contre-exemples ont détecté avec succès un inconvénient du test original de la DCU, à savoir sa dépendance à la similarité des séquences. À la lumière de nos propres simulations, nous concluons donc que le test de la DCU tel qu'initialement proposé ne devrait pas être fait confiance à moins que la convergence n'ait déjà été éliminée a priori.",
    url = "https://doi.org/10.1186/s13062-016-0120-y",
    doi = "10.1186/s13062-016-0120-y",
    openalex = "W2323017461",
    references = "deoliveiramartins2014testing, doi104081eb2012e5, martins2012proving"
}