قياس التركيب الزمني في النسب السلالية المأخوذة بشكل متسلسل

تسمح تسلسلات النوكلوتيدات المأخوذة في أوقات مختلفة (التسلسلات المأخوذة بشكل متسلسل) للباحثين بدراسة معدل التغير التطوري والتاريخ الديموغرافي للأنواع. توصف بعض النسب السلالية المستنبطة من التسلسلات المأخوذة بشكل متسلسل بأنها تمتلك 'تكتل زمني' قوي، بحيث تميل التسلسلات من نفس وقت العينة إلى التجمع معًا وتكون الأسلاف المباشرين للتسلسلات من وقت العينة التالي. يُعتقد أن الدرجة التي تظهر بها النسب السلالية هذه الخصائص تعكس العمليات البيولوجية المثيرة للاهتمام، مثل الانتقاء الإيجابي أو الانحراف عن فرضية الساعة الجزيئية. هنا نقدم إحصائية التكتل الزمني (TC)، وهي أول قياس كمي لدرجة 'التكتل الزمني' الطوبولوجي في نسبة سلالية مأخوذة بشكل متسلسل. تمثل إحصائية TC الانحراف المتوقع لنسبة سلالية ملحوظة عن فرضية العدم لعدم وجود تكتل زمني، كنسبة من نطاق القيم الممكنة، وبالتالي يمكن مقارنتها بين نسب سلالية بأحجام مختلفة. نطبق إحصائية TC على مجموعة من بيانات التسلسلات المأخوذة بشكل متسلسل، التي تمثل كل من الفيروسات سريعة التطور والحمض النووي الميتوكونديري القديم. بالإضافة إلى ذلك، تم حساب إحصائية TC للنسب السلالية المحاكة تحت عملية تلاقي محايدة. تشير نتائجنا إلى وجود تكتل زمني كبير في العديد من مجموعات البيانات التجريبية. ومع ذلك، نجد أيضًا أن مثل هذا التكتل يظهر بواسطة الأشجار المحاكاة تحت عملية تلاقي محايدة؛ ومن ثم فإن ملاحظة 'تكتل زمني' كبير لا يمكن أن تشير بلا لبس إلى وجود انتقاء إيجابي قوي في عينة. سيوفر قياس الهيكل الطوبولوجي بهذه الطريقة رؤى جديدة حول تطور الأنواع القابلة للقياس.