La forme et la dynamique temporelle des arbres phylogénétiques résultant de la spéciation géographique

Les arbres phylogénétiques s'écartent souvent des attentes des modèles stochastiques, affichant un déséquilibre dans la diversification entre les lignées et des ralentissements dans le taux d'accumulation des lignées au fil du temps. De tels écarts ont conduit à une perception répandue selon laquelle des différences écologiques entre les espèces ou l'adaptation et le remplissage subséquent de niches sont nécessaires pour expliquer les modèles de diversification. Cependant, un élément clé manquant dans les modèles de diversification est le contexte géographique de la spéciation et de l'extinction. Dans cette étude, nous développons un modèle spatialement explicite de l'évolution de l'aire géographique et de la cladogenèse, où la spéciation se produit par vicariance ou péripatrie, et nous explorons les effets de ces processus sur les modèles de diversification. Nous comparons les résultats avec ceux observés dans 41 arbres aviens reconstruits. Notre modèle montre que des taux non constants de spéciation et d'extinction sont des propriétés émergentes de l'attribution des aires géographiques qui accompagne la spéciation. La dynamique de diversification présente une grande variation, en fonction du mode de spéciation, de la tendance à l'expansion de l'aire et du taux d'évolution de l'aire. En faisant varier ces paramètres, le modèle est capable de capturer de nombreuses, mais pas toutes, les caractéristiques exhibées par les arbres de naissance-mort et les clades d'oiseaux existants. Sous des scénarios avec des aires géographiques relativement stables, de forts ralentissements des taux de diversification sont produits, les taux plus rapides de dynamique de l'aire conduisant à des taux constants ou accélérants de diversification apparente. Un modèle de spéciation péripatric avec des aires stables génère également des arbres très déséquilibrés typiques de la phylogénie des oiseaux mais ne parvient pas à produire des distributions de taille d'aire réalistes parmi les espèces existantes. Les résultats les plus similaires à ceux d'un processus de naissance-mort sont obtenus sous un scénario de spéciation péripatric avec une dynamique d'aire très volatile. Pris ensemble, nos résultats démontrent que la prise en compte du contexte géographique de la spéciation et de l'extinction fournit un modèle nul de diversification plus conservateur et offre une perspective très différente sur les modèles phylogénétiques attendus en l'absence d'écologie.