Кіріспе
Филогенетикада және есептеу филогенетикасында максималды үнемдеу – бұл филогенетикалық ағаштың белгілер күйінің жалпы өзгерістер санын барынша азайтатын (немесе дифференциалды салмақталған белгілер күйінің өзгерістерінің құнын барынша азайтатын) оптималдық критерийі. Максималды үнемдеу критерийі бойынша, оңтайлы ағаш гомоплазия мөлшерін азайтады (яғни конвергентті эволюция, параллель эволюция және эволюциялық кері өзгерістер). Басқаша айтқанда, осы критерий бойынша деректерді түсіндіретін ең қысқа ағаш ең жақсы деп есептеледі. Максималды үнемдеудің негізгі идеяларын 1970 жылы Джеймс С. Фаррис және 1971 жылы Уолтер М. Фич ұсынды. Максималды үнемдеу интуитивті және қарапайым критерий, сондықтан ол танымал. Дегенмен, филогенетикалық ағашты бағалау оңай болса да (белгілер күйінің өзгерістерін санау арқылы), ең үнемді ағашты жылдам жасауға арналған алгоритм жоқ. Оның орнына, ең үнемді ағаш «ағаш кеңістігінде» (яғни барлық мүмкін ағаштар арасында) ізделуі керек. Таксондардың аз саны үшін (яғни тоғыздан кем) толық іздеу жүргізуге болады, онда барлық мүмкін ағаштар бағаланып, ең жақсысы таңдалады. Тоғыздан жиырмаға дейінгі таксондар үшін, әдетте, тармақтап байлау әдісін қолдану артық болады, ол ең жақсы ағашты табуға кепілдік береді. Таксондардың саны көп болса, эвристикалық іздеу жүргізілуі керек. Ең үнемді ағаш әрқашан мүмкіндігінше ең қысқа ағаш болғандықтан, бұл зерттеу нысаны болған организмдердің белгісіз эволюциялық тарихын нақты сипаттайтын гипотетикалық «шынайы» ағашпен салыстырғанда, максималды үнемдеу критерийі бойынша «ең жақсы» ағаш нақты эволюциялық өзгерісті жиі бағалап үлгермейді. Сонымен қатар, максималды үнемдеу статистикалық тұрақтылыққа ие емес. Яғни, жеткілікті деректер болған жағдайда, шынайы ағашты жоғары ықтималдылықпен табуға кепілдік берілмейді. 1978 жылы Джо Фелсенштейн көрсеткендей, максималды үнемдеу белгілі бір жағдайларда, мысалы, ұзын тармақтардың тартылуы кезінде, сәйкес келмеуі мүмкін. Әрине, кез келген филогенетикалық алгоритм, егер ол таңдалған ағашты бағалау үшін қолданатын модель сол кладада эволюция қалай жүргеніне дәл сәйкес келмесе, статистикалық тұрғыдан сәйкес келмеуі мүмкін. Бұл белгісіз. Сондықтан, статистикалық тұрақтылық қызықты теориялық қасиет болғанымен, ол сынау мүмкіндігінен тыс және эмпирикалық филогенетикалық зерттеулерге қатысы жоқ.
In phylogenetics and computational phylogenetics, maximum parsimony is an optimality criterion under which the phylogenetic tree that minimizes the total number of character state changes (or minimizes the cost of differentially weighted character state changes). Under the maximum parsimony criterion, the optimal tree will minimize the amount of homoplasy (i. e., convergent evolution, parallel evolution, and evolutionary reversals). In other words, under this criterion, the shortest possible tree that explains the data is considered best. Some of the basic ideas behind maximum parsimony were presented by James S. Farris in 1970 and Walter M. Fitch in 1971. Maximum parsimony is an intuitive and simple criterion, and it is popular for this reason. However, although it is easy to score a phylogenetic tree (by counting the number of character state changes), there is no algorithm to quickly generate the most parsimonious tree. Instead, the most parsimonious tree must be sought in "tree space" (i. e., amongst all possible trees). For a small number of taxa (i. e., fewer than nine) it is possible to do an exhaustive search, in which every possible tree is scored, and the best one is selected. For nine to twenty taxa, it will generally be preferable to use branch and bound, which is also guaranteed to return the best tree. For greater numbers of taxa, a heuristic search must be performed. Because the most parsimonious tree is always the shortest possible tree, this means that—in comparison to a hypothetical "true" tree that actually describes the unknown evolutionary history of the organisms under study—the "best" tree according to the maximum parsimony criterion will often underestimate the actual evolutionary change that could have occurred. In addition, maximum parsimony is not statistically consistent. That is, it is not guaranteed to produce the true tree with high probability, given sufficient data. As demonstrated in 1978 by Joe Felsenstein, maximum parsimony can be inconsistent under certain conditions, such as long branch attraction. Of course, any phylogenetic algorithm could also be statistically inconsistent if the model it employs to estimate the preferred tree does not accurately match the way that evolution occurred in that clade. This is unknowable. Therefore, while statistical consistency is an interesting theoretical property, it lies outside the realm of testability, and is irrelevant to empirical phylogenetic studies.
Басқа сипаттама және негіздеме
Филогенетикада парсимония көбінесе қажетті эволюциялық өзгерістер мөлшерін азайтатын ағаштарды бағалау ретінде түсіндіріледі (мысалы, қараңыз). Балама ретінде, филогенетикалық парсимонияны мұрагерлік және ортақ тектілік арқылы түсіндірілмейтін байқалған ұқсастықтар санын азайту арқылы түсіндіру күшін барынша арттыратын ағаштарды бағалау ретінде сипаттауға болады. Бір жағынан, қажетті эволюциялық өзгерістерді азайту, екінші жағынан гомология ретінде түсіндірілетін байқалған ұқсастықты арттыру, ағашқа енгізілген кейбір топтарға белгілі бір байқалған ерекшеліктер қолданылмайтын жағдайларда, әртүрлі бағаланатын ағаштарға алып келуі мүмкін, ал соңғысы – жалпы тәсіл ретінде қарастырылуы мүмкін. Эволюция өзінен-өзі парсимонды процесс болмаса да, ғасырлар бойы жинақталған ғылыми тәжірибе аталған парсимония принципін (Оккамның қырғыш пышағы) қолдайды. Атап айтқанда, оқиғалардың күрделі, парсимонды емес тізбегіне қарағанда, қарапайым, парсимонды тізбегін болжау дұрыс. Сондықтан, парсимония (sensu lato) филогенетикалық ағаштарды анықтауда және жалпы ғылыми түсіндірмелерде ізделеді.
Толықтай
Парсимония – бұл бір немесе бірнеше оңтайлы филогенетикалық ағаштарды таксондар жиынтығы үшін, әдетте түрлер жиынтығы немесе бір түрдің репродуктивті оқшауланған популяциялары үшін, ажырамас филогенетикалық белгілер мен белгілердің күйлерінің матрицасын пайдаланатын сипаттамалық ағаштарды бағалау әдістерінің бір бөлігі. Бұл әдістер кандидаттық филогенетикалық ағаштарды нақты оптималдық критерий бойынша бағалау арқылы жұмыс істейді; ең қолайлы ұпайға ие ағаш кіретін таксондардың филогенетикалық қатынастарының ең жақсы гипотезасы ретінде қабылданады. Максималды парсимония филогенетикалық деректердің көпшілігімен қолданылады; жақында ғана морфологиялық деректер үшін қолданылатын жалғыз кеңінен қолданылатын сипаттамалық ағашты бағалау әдісі болды. Филогенияны анықтау тривиальды мәселе емес. Кез келген ақылға қонымды мөлшердегі таксондар жиынтығы үшін көптеген мүмкін филогенетикалық ағаштар бар; мысалы, он ғана түр екі миллионнан астам мүмкін тамырсыз ағаштар береді. Осы мүмкіндіктерді оптималдық критерийіне сәйкес деректерге ең жақсы сәйкес келетін ағаш табу үшін іздеу керек. Алайда, деректердің өзі мәселенің қарапайым, арифметикалық шешімін бермейді. Идеалды жағдайда, кез келген эволюциялық белгілердің (мысалы, фенотиптік қасиеттер немесе аллельдер) таралуы эволюцияның тармақталу үлгісін тікелей ұстануы керек деп күтеміз. Осылайша, егер екі организмнің ортақ белгісі болса, олар осы белгісі жоқ үшінші организмге қарағанда бір-бірімен тығыз байланысты болуы керек (егер бұл белгі үшеуінің соңғы ортақ ата-бабасында болмаған жағдайда, онда бұл симплезиоморфия болады). Біз жарғақтар мен маймылдардың бір-бірімен, тіпті филмен де жақын туыстас деп болжаймыз, себебі жарғақтар мен маймылдардың еркектерінде сыртқы ұрықшелер бар, ал филдерде жоқ. Алайда, жарғақтар мен маймылдардың бір-бірімен китке қарағанда жақын туыстас екенін айта алмаймыз, себебі екеуінің де сыртқы ұрықшелері бар, ал китте жоқ, өйткені үштің соңғы ортақ ата-бабаларының еркектерінде сыртқы ұрықшелер болған деп санаймыз. Алайда, конвергентті эволюция, параллель эволюция және эволюциялық кері айналу (жинақталып гомоплазия деп аталады) құбылыстары филогенезді анықтау мәселесіне қосымша қиындық тудырады. Бірнеше себептерге байланысты екі организмнің соңғы ортақ ата-бабасында болмаған белгіге ие болуы мүмкін: егер біз осы белгінің болуын қарым-қатынастың дәлелі ретінде қарастырсақ, онда дұрыс емес ағашқа ие боламыз. Эмпирикалық филогенетикалық деректерде маңызды гомоплазия болуы мүмкін, деректердің әртүрлі бөліктері кейде өте әртүрлі қатынастарды көрсетеді. Филогенетикалық ағаштарды бағалау үшін қолданылатын әдістер деректердегі қайшылықты шешуге бағытталған, барлық деректерге ең жақсы сәйкес келетін филогенетикалық ағашты таңдау арқылы, кейбір деректер жай ғана сәйкес келмейтінін қабылдайды. Көп жағдайда парсимония конвергенцияның сирек кездесетінін қабылдайды деп қате ойланады; шын мәнінде, тіпті конвергентті алынған белгілер де максималды парсимонияға негізделген филогенетикалық талдауларда белгілі бір құндылыққа ие, ал конвергенцияның таралуы парсимонияға негізделген әдістердің нәтижесіне жүйелі түрде әсер етпейді. Ағашқа толық сәйкес келмейтін деректер жай ғана "шу" емес, олар ағаштың кейбір бөліктерінде тиісті филогенетикалық сигналдарды қамтуы мүмкін, тіпті олар жалпы ағашқа қайшы келсе де. Жоғарыда келтірілген кит мысалында, киттерде сыртқы ұрықшелердің болмауы гомопластика болып табылады: бұл ұрықтары ішкі болған сүтқоректілердің ежелгі ата-бабаларында болған деп болжанатын жағдайға оралуды көрсетеді. Бұл киттер мен ежелгі сүтқоректілердің ата-бабалары арасындағы ұқсастық біз қабылдайтын ағашқа қайшы келеді, өйткені бұл сыртқы ұрықшелері бар сүтқоректілер киттерді қоспағанда топ құрауы керек дегенді білдіреді. Алайда, киттердің ішінде ішкі ұрықшеге кері айналу, киттердің әртүрлі түрлерін (оның ішінде дельфиндер мен порпоизаларды) Cetacea тобына дұрыс байланыстырады. Дегенмен, ең жақсы сәйкес келетін ағашты анықтау – және сол арқылы ағашқа қандай деректер сәйкес келмейді – күрделі процесс. Осы үшін максималды парсимония әдісі әзірленді.
Таңба деректері
Максималды үнемдеу талдауында қолданылатын кіріс деректері таксондардың ауқымы үшін "сипаттамалар" түрінде болады. Филогенетикалық сипаттаманың жалпыға қабылданған анықтамасы жоқ, бірақ операциялық тұрғыдан сипаттаманы атрибут ретінде қарастыруға болады, оның бойымен таксондардың айырмашылықтары байқалады. Бұл атрибуттар физикалық (морфологиялық), молекулалық, генетикалық, физиологиялық немесе мінез-құлықтық болуы мүмкін. Сипаттамалар туралы жалпы келісім тек сонда ғана бар, егер сипаттама талдауында қолданылатын өзгерістер мұрагерлікке қабілетті өзгерістерді көрсетсе. Ол тікелей мұрагерлікке қабілетті болуы керек пе, әлде жанама мұрагерлік (мысалы, үйренген мінез-құлық) қабылдануға лайық па, әлі толық шешілмеген. Әрбір сипаттама дискретті сипаттама күйлеріне бөлінеді, онда байқалатын өзгерістер жіктеледі. Сипаттама күйлері көбінесе сипаттама субстратының жағдайын сипаттайтын сипаттамалар түрінде жасалады. Мысалы, "көздің түсі" сипаттамасы "көк" және "қоңыр" күйлерін білдіруі мүмкін. Сипаттамалар екі немесе одан көп күйге ие болуы мүмкін (оларда тек бір күй болуы мүмкін, бірақ бұл сипаттамалар максималды үнемдеу талдауына ештеңе қоспайды және көбінесе алынып тасталады). Филогенетикалық талдау үшін сипаттамаларды кодтау нақты ғылым емес және көптеген күрделі мәселелер бар. Әдетте, таксондар бір-біріне сол ерекше атрибут бойынша басқа күйге ұпай алған таксондарға қарағанда көбірек ұқсас болса, бірдей күйде бағаланады. Сипаттама күйлері анық белгіленбеген немесе сипаттаманың барлық мүмкін өзгерістерін қамти алмаған жағдайларда бұл оңай емес. Бұрын айтылған сипаттаманың бағасын көк көзді таксонға (немесе жеке тұлғаға) қалай беруге болады? Немесе жасылға? Жоғарыда айтылғандай, сипаттама кодтау әдетте ұқсастыққа негізделген: көк және жасыл көздер көк түске ұқсас болғандықтан (жарық болуы) көкпен бірге жіктелуі мүмкін, ал сипаттама "көздің түсі: жарық; қараңғы" деп қайта кодталуы мүмкін. Сонымен қатар, "көздің түсі: қоңыр; көк; жасыл" сияқты көп күйлі сипаттамалар болуы мүмкін. Сипаттама күйін белгілеудегі және бағалаудағы түсініксіздіктер сипаттамалық деректерді пайдалана отырып, филогенетикалық талдауда шатасудың, дау-дамайдың және қателердің негізгі себебі болуы мүмкін. Жоғарыда келтірілген мысалда "көздер: бар; жоқ" та мүмкін сипаттама екенін ескеріңіз, бұл көздер болмаса "көздің түсі" қолданылмайтындықтан мәселе тудырады. Мұндай жағдайларда "?" ("белгісіз") ұпайланады, кейде "X" немесе " " (соңғысы, әдетте, тізбек деректерінде) кейіпкерді бағалай алмайтын жағдайларды жай ғана белгісіз жағдайдан ажырату үшін қолданылады. Қазіргі кездегі максималды үнемдеу әдістері белгісіз мәндерге бірдей қарайды: деректердің белгісіз болу себептері талдауға ерекше әсер етпейді. Бағдарлама тиімді түрде ? күйін ұстағандай болады, егер ол ағаштағы ең аз қосымша қадамдарды қамтитын болса (төменде қараңыз), бірақ бұл алгоритмдегі нақты қадам емес. Генетикалық деректер, әсіресе, максималды үнемдеу сияқты сипаттамалық филогенетикалық әдістерге бейім келеді, өйткені белок және нуклеотидтік тізбектер табиғи түрде дискретті: нуклеотидтік тізбектегі белгілі бір орын аденин, цитозин, гуанин немесе тимин/урацил немесе тізбектік саңылау болуы мүмкін; белок тізбегіндегі орын (қалдық) негізгі аминқышқылының бірі немесе тізбектік саңылау болады. Осылайша, сипаттама бағасы сирек екіұшты болады, тек тізбектеу әдістері белгілі бір тізбектік орынға нақты тағайындауды жасай алмайтын жағдайларды қоспағанда. Тізбектік саңылаулар кейде сипаттамалар ретінде қарастырылады, бірақ оларды қалай кодтау керектігі туралы консенсус жоқ. Сипаттамалар ретсіз немесе реттелген ретінде қарастырылуы мүмкін. Бинарлық (екі күйдегі) сипаттама үшін бұл аз айырмашылықты тудырады. Көп күйдегі сипаттама үшін ретсіз сипаттамалар кез келген күйден кез келген басқа күйге ауысу үшін тең "құнға" (эволюциялық оқиғалардың саны тұрғысынан) ие деп санауға болады; сонымен қатар, олар аралық күйлерден өтуді қажет етпейді. Реттелген сипаттамалардың белгілі бір тізбегі бар, онда күйлер эволюция арқылы болуы керек, яғни кейбір күйлердің арасында өту аралықтан өтуді талап етеді. Бұл әртүрлі күйлердің арасындағы әртүрлі құнмен толықтырады деп ойлауға болады. Жоғарыдағы көздің түсі мысалында оны ретсіз қалдыруға болады, бұл қоңырдан көкке, көктен жасылға, жасылдан көкке және т.б. өтудің бірдей эволюциялық "құнын" жүктейді. Керісінше, оны қоңыр-жасыл-көк ретімен реттеуге болады; бұл әдетте қоңырдан жасылға өтуге екі эволюциялық оқиға, қоңырдан көкке үш, ал қоңырдан жасылға бір қадам қажет екенін білдіреді. Бұл көздің қоңырдан жасылға өту үшін "жасыл кезеңнен" өтуі және жасылдан көкке өту үшін "көк кезеңнен" өтуі керек екенін де білдіреді. Көптеген сипаттамалар үшін оларды реттеу қажеттігі және қалай реттеу керектігі анық емес. Керісінше, пішін, мөлшер және қатынас сипаттамалары сияқты жасырын үздіксіз айнымалының дискретизациясын көрсететін сипаттамалар үшін реттеу логикалық және модельдеу дұрыс кладаларды қалпына келтіру қабілетін жақсартады, ал қате кладаларды қалпына келтіруді азайтады. Сипаттама реттеудің пайдалылығы және тиімділігі туралы белсенді пікірталас бар, бірақ консенсус жоқ. Кейбір мамандар сипаттамаларды күйлер арасында анық логикалық, онтогенетикалық немесе эволюциялық өту болғанда реттейді (мысалы, "аяқтар: қысқа; орташа; ұзын"). Кейбіреулері осы критерийлердің тек бір бөлігін ғана қабылдайды. Кейбіреулері ретсіз талдау жүргізеді және нәтижедегі ағашта өтудің анық ретін көрсететін сипаттамаларды реттейді (бұл тәсіл дөңгелек ойлау деп айыпталуы мүмкін). Кейбір мамандар сипаттамаларды ешқашан реттемейді, бұл талдауды эволюциялық өтулердің белгілі бір жолын қажет етуге қарайлы етеді деп санайды. Жеке сипаттамаларға дифференциалды салмақ беру де мүмкін. Бұл әдетте "1" құнына қатысты жасалады. Осылайша, кейбір сипаттамалар таксондар арасындағы нақты эволюциялық қатынастарды көрсететін ықтималдығы жоғарырақ деп есептелуі мүмкін, сондықтан олар 2 немесе одан да көп мәнмен салмақталуы мүмкін; осы сипаттамалардағы өзгерістер ағаш ұпайларын есептегенде бір емес, екі эволюциялық "қадам" ретінде есептеледі (төменде қараңыз). Сипаттама салмақтау туралы бұрын көп пікірталас болды. Көптеген мамандар қазір барлық сипаттамаларды тең салмақпен салмақтайды, бірақ ерекшеліктер жиі кездеседі. Мысалы, аллель жиілігі деректері жинақталып, реттелген сипаттама ретінде бағаланады. Бұл жағдайларда сипаттаманың өзі көбінесе төмендетіледі, сондықтан аллель жиілігіндегі шағын өзгерістер басқа сипаттамалардағы маңызды өзгерістерге қарағанда аз саналады. Сонымен қатар, кодтаушы нуклеотидтік тізбектегі үшінші кодон позициясы өте тұрақсыз және гомоплазияға бейім, сондықтан оны төмендетуге немесе 0 салмағын беруге болады. Кейбір жағдайларда, қайталама талдаулар жүргізіледі, сипаттамалар бұрынғы талдауда анықталған гомоплазия дәрежесіне кері пропорционалды түрде қайта салмақталады (сәтті салмақтау деп аталады); бұл дөңгелек ойлау деп есептелуі мүмкін тағы бір техника. Сипаттама күйіндегі өзгерістер де жеке салмақталуы мүмкін. Бұл көбінесе нуклеотидтік тізбек деректері үшін жасалады; белгілі бір базалық өзгерістердің (A C, A T, G C, G T және кері өзгерістер) басқаларына қарағанда (A G, C T және кері өзгерістер) әлдеқайда сирек болатыны эмпирикалық түрде анықталды. Осылайша, бұл өзгерістер көбінесе жоғарырақ салмақпен салмақталады. Жоғарыда сипаттама реттеу талқысында көрсетілгендей, реттелген сипаттамаларды сипаттама күйін салмақтаудың бір түрі ретінде қарастыруға болады. Кейбір систематиктер белгілі немесе күдіктелген гомопластикалық сипаттамаларды немесе көптеген белгісіз жазбалары бар сипаттамаларды ("?") шығарып тастауды ұсынады. Төменде көрсетілгендей, теориялық және модельдеу жұмысы бұл қателіктерді жақсарту емес, одан айыруға әкелуі мүмкін екенін көрсетті. Бұл терминалды таксондарда өзгеріп тұратын сипаттамаларға да қатысты: теориялық, конгруэнттік және модельдеу зерттеулерінің барлығы мұндай полиморфты сипаттамалардың...
Таксоннан үлгі алу
Парсимониялық талдау үшін (немесе кез келген филогенетикалық талдау үшін) қажетті уақыт талдауға қосылған таксондардың (және белгілердің) санына пропорционал. Сондай-ақ, көбірек таксондар көбірек тармақтарды бағалауды талап ететіндіктен, үлкен талдауларда көбірек белгісіздік күтілуі мүмкін. Деректерді жинау шығындары, уақыт және қаржы жағынан, көбінесе қосылған таксондардың санына тікелей байланысты болғандықтан, көптеген талдаулар үлгі алуға болатын таксондардың тек бір бөлігін ғана қамтиды. Шындығында, кейбір авторлар төрт таксонның (мағыналы түбірсіз ағаш жасау үшін қажетті ең аз саны) нақты филогенетикалық талдау үшін жеткілікті екенін, ал филогенетикада көбірек белгілер көбірек таксондардан гөрі құндырақ екенін айтады. Бұл таксонды үлгілеу туралы қатыгез дауға әкелді. Эмпирикалық, теориялық және модельдеу зерттеулері таксонды үлгілеудің маңыздылығын көрсетті. Олардың көпшілігін қарапайым байқаумен қорытындылауға болады: филогенетикалық деректер матрицасының өлшемдері белгілер мен таксондардың көбейтіндісі болып табылады. Таксондардың санын екі еселеу матрицадағы ақпарат мөлшерін екі еселеумен бірдей, дәл сияқты белгілердің санын екі еселеу. Әр таксон әрбір белгі үшін жаңа үлгіні ұсынады, бірақ, ең бастысы, ол (әдетте) белгілер күйінің жаңа комбинациясын көрсетеді. Бұл күйлер тек сол таксонның ағаштағы орнын анықтамайды, сонымен қатар бүкіл талдауға әсер ете алады, мүмкін қалған таксондар арасындағы қатынастарды белгілердің өзгеру үлгісін өзгерту арқылы өзгертеді. Парсимониялық талдаудың ең алаңдатарлық кемшілігі – ұзақ тармақтардың тартылуы (төменде қараңыз) – нашар таксонды үлгілеу кезінде айқын байқалады, әсіресе төрт таксон жағдайында. Бұл жақсы түсінілген жағдай, онда қосымша белгілерді үлгілеу бағалау сапасын жақсартпауы мүмкін. Таксондар қосылғанда, олар көбінесе ұзақ тармақтарды (особыққа қазбалар жағдайында) бұзады, осылайша олардың бойымен белгілер күйінің өзгеруін бағалауды тиімді жақсартады. Таксонды үлгілеу арқылы алынған ақпараттың байлығына байланысты, жүздеген таксондармен филогенездерді өте дәл бағалауға тек бірнеше мың белгіні қолдана отырып қол жеткізуге болады. Көптеген зерттеулер жүргізілгенімен, таксонды үлгілеу стратегиясы бойынша әлі де көп жұмыс істеу керек. Компьютерлік қуаттың артуына, молекулалық тізбектеудің төмендеуіне және автоматтандырылуына байланысты жалпы үлгілер саны артып келеді, ал жүздеген таксондардың (немесе гендер сияқты басқа да терминалдық бірліктердің) қарым-қатынасын қарастыратын зерттеулер кең таралған. Әрине, бұл белгілерді қосудың да пайдасы жоқ деген сөз емес, белгілердің саны да артып келеді. Кейбір жүйетанушылар белгісіз белгілер кірулерінің санына ("?") негізделген таксондарды алып тастауды жөн көреді, немесе олар талдауларда ағашты "секіріп" жүруге бейім, яғни олар "көзсіз" болып табылады. Төменде көрсетілгендей, теориялық және модельдеу жұмыстары бұл әдістің дәлдікті жақсартудың орнына құрбан етуі мүмкін екенін көрсетті. Бұл таксондар көбірек ең үнемді ағаштарды (төмендегідей) жасаса да, келісім суб-ағаштары және азайтылған консенсус сияқты әдістер қызығушылық тудыратын қарым-қатынастар туралы ақпаратты әлі де алуға мүмкіндік береді. Көптеген таксондарды қосу жалпы қолдау мәндерін төмендетуге бейім екені байқалды (бустрап пайыздық көрсеткіштері немесе ыдырау индекстері, төменде қараңыз). Мұның себебі анық: ағашқа қосымша таксондар қосылғанда, олар өздері қосылған тармақтарды бөліп, осылайша сол тармақты қолдайтын ақпаратты сұйылтады. Жеке тармақтарға қолдау азайғанмен, жалпы қарым-қатынастарға қолдау артады. Мысалы, мынадай ағаш жасайтын талдауды қарастырайық: (балық, (келтіре, (кит, маймыл))). Тышқан мен моржты қосу (бал, мысық, маймыл) кладына қолдауды азайтады, өйткені тышқан мен морж осы кладқа немесе кладтан тыс жерге түсуі мүмкін, ал бұл бес жануардың барлығы салыстырмалы түрде жақын туыс болғандықтан, олардың қарым-қатынастары туралы күмән болуы керек. Қателік шегінде осы жануарлардың бір-бірімен қарым-қатынасын анықтау мүмкін емес. Алайда, тышқан мен морж, мүмкін, мінез деректерін қосады, бұл балық немесе келтіреден басқа осы сүтқоректілердің кез келген екі топталуын бекітеді; бастапқы талдау, мысалы, балық пен киттегі қанаттардың болуымен жаңылысуы мүмкін, кит сияқты майы мен қанаты бар, бірақ мысық пен тышқан сияқты мұрттары бар морж китті сүтқоректілерге берік байланыстырады. Бұл мәселені шешу үшін келісім суб-ағаштары, азайтылған консенсус және қос ыдырау талдауы қолдау көрсетілген қарым-қатынастарды (мысалы, "n таксондық мәлімдемелер" түрінде, мысалы, төрт таксондық мәлімдеме "(балық, (келтіре, (мысық, кит)))") анықтауға тырысады, емес бүкіл ағаштарды. Егер талдаудың мақсаты шешілген ағаш болса, салыстырмалы филогенетикадағы жағдай сияқты, бұл әдістер мәселені шеше алмайды. Алайда, егер ағаш бағасы жеткіліксіз қолдау көрсетілсе, одан алынған кез келген талдаудың нәтижелері пайдалануға тым күдікті болуы мүмкін.
Талдау
Максималды үнемдеуді талдау өте қарапайым түрде жүреді. Ағаштар мінездемелік деректердің үнемді таралуын көрсететін дәрежеге сәйкес бағаланады. Деректер жиынтығының ең үнемді ағашы талдаудағы таксондар арасындағы қарым-қатынастардың басым гипотезасын көрсетеді. Ағаштар қарапайым алгоритм арқылы әр мінездеменің таралуын түсіндіру үшін қажетті "қадамдардың" (эволюциялық өзгерістердің) санын анықтау арқылы бағаланады (бағалау). Қадам – бұл, негізінен, бір мінездеме күйінен екіншісіне ауысу, бірақ реттелген мінездемелер үшін кейбір өзгерістер бірнеше қадамды қажет етеді. Көптеген адамдардың ойынша, алгоритм ағаштағы түйіндерге (таралу нүктелеріне) нақты мінездеме күйлерін тікелей тағайындамайды: ең аз қадамдар эволюциялық өзгерістердің бірнеше, бірдей құнды тапсырмаларын және таралуларын қамтуы мүмкін. Оптимизацияланатыны – жалғыз өзгерістердің жалпы саны. Сегізден астам таксондар үшін толық іздеуге болатыннан гөрі әлдеқайда көп филогенетикалық ағаштар бар. Сондықтан, мүмкін ағаштар арасында іздеу үшін бірқатар алгоритмдер қолданылады. Олардың көпшілігі бастапқы ағашты (әдетте алгоритмнің соңғы итерациясынан сүйікті ағашты) алып, оны өзгерту арқылы жоғары балл алатынын көруге болады. Үнемдеу іздеуінен алынған ағаштар тамырланбаған: олар кіретін таксондардың барлық мүмкін қарым-қатынастарын көрсетеді, бірақ олардың дивергенцияның салыстырмалы уақыты туралы ешқандай мәлімдеме жасамайды. Пайдаланушы ағашты тамырлау үшін нақты бір тармақты таңдайды. Бұл тармақ ағашқа жататын қалған барлық тармақтардан тыс деп есептеледі, олар бірге монофилетикалық топты құрайды. Бұл ағашқа салыстырмалы уақыт сезімін береді. Тамырды дұрыс таңдамау ағашта дұрыс емес қарым-қатынастарға әкелуі мүмкін, тіпті егер ағаш өзі тамырланбаған күйінде дұрыс болса да. Үнемдеу талдауы көбінесе бірнеше ең үнемді ағаштарды (MPTs) қайтарады. Көптеген MPT-лар көбінесе талдау сәтсіздігі ретінде қарастырылады және деректер жиынтығындағы жоғалған жазбалардың санымен байланысты деп есептеледі ("?"), тым көп гомоплазияны көрсететін мінездемелер немесе топологиялық тұрақсыз "жоқ карта" таксондары (оларда көптеген жоғалған жазбалар болуы мүмкін). MPT санын азайту үшін көптеген әдістер ұсынылды, соның ішінде талдау алдында көп мөлшерде деректері жоқ мінездемелерді немесе таксондарды алып тастау, жоғары гомопластикалық мінездемелерді алып тастау немесе төмендету (салмақтаудың тізбегі) немесе "жоқ карта" таксондарын кейіннен алып тастау (филогенетикалық негізгі әдіс) және деректерді қайта талдау. Көптеген теориялық және модельдеу зерттеулері жоғары гомопластикалық мінездемелердің, жоғалған деректердің көптігі бар мінездемелер мен таксондардың және "жоқ карта" таксондарының талдауға әсер ететінін көрсетті. Кейбір мінездемелерді немесе таксондарды алып тастау шешімді жақсартатындай көрінсе де, алынған ағаш азырақ деректерге негізделген, сондықтан ол филогенездің сенімді болжамы (егер мінездемелер немесе таксондар ақпаратты болмаса, қауіпсіз таксономиялық азайтуды қараңыз). Бүгінгі күні басым консенсус – бірнеше MPT-ның болуы дұрыс талдау нәтижесі; бұл жай ғана ағашты толық шешу үшін жеткілікті деректердің жоқ екенін көрсетеді. Көп жағдайда MPT-да ортақ құрылым бар, ал айырмашылықтар аз және бірнеше таксондардың орналасуындағы белгісіздікті қамтиды. Бұл жиынтықтағы қарым-қатынастарды қорытындылаудың бірнеше әдістері бар, соның ішінде консенсустық ағаштар, олар барлық таксондар арасындағы ортақ қарым-қатынастарды көрсетеді, және кесулі келісім суб-ағаштар, олар барлық ағаштар келіскенше "жоқ карта" таксондарын уақытша кесу арқылы ортақ құрылымды көрсетеді. Кемелденген консенсус бұны бір қадам әрі жылжытады, барлық кіші ағаштарды (осылайша барлық қарым-қатынастарды) кіріс ағаштарымен қолдайды. Егер бірнеше MPT қайтарылса да, үнемдеу талдауы әлі де негізінен сенімділік интервалы жоқ нүктелік бағалауды береді. Бұл жиі сын ретінде қарастырылады, өйткені ең үнемді ағашты бағалауда қателік бар және әдіс өзінен-өзі оның тұжырымдарының осы қателікке қаншалықты сезімтал екенін белгілеудің ешқандай құралын қамтымайды. Қолдауды бағалау үшін бірнеше әдістер қолданылды. Жақсы танымал статистикалық қайта іріктеу процедуралары – Jackknifing және Bootstrapping – үнемдеу талдауымен жұмыс істеді. Қайта іріктеуді алмастырусыз ("бірін қалдыру") қамтитын jackknife мінездемелер немесе таксондарда қолданылуы мүмкін; соңғы жағдайда түсіндіру күрделі болуы мүмкін, өйткені қызығушылықтың айнымалысы – ағаш, ал әртүрлі таксондармен ағаштарды салыстыру тікелей емес. Bootstrap, қайта іріктеуді алмастырумен (бірдей үлгідегі x элементті кездейсоқ таңдау, бірақ элементтер бірнеше рет таңдалуы мүмкін), тек мінездемелерде қолданылады, өйткені дубликатты таксондарды қосу үнемдеу талдауының нәтижесін өзгерте алмайды. Bootstrap филогенетикада (басқа жерлерде де) көбірек қолданылады; екі әдіс те бастапқы деректерді өзгерту арқылы көптеген итерацияларды қамтиды, содан кейін талдау жүргізіледі. Нәтижедегі MPT-лар әр талдаудан жиналады, ал нәтижелер әдетте 50% көпшілік ережесі консенсустық ағашында ұсынылады, жеке тармақтар (немесе түйіндер) bootstrap MPT-ларының пайызымен белгіленеді. Бұл "bootstrap пайызы" (кейде P-мәні деп қате айтылатын) қолдау шарасы ретінде қолданылады. Техникалық тұрғыдан алғанда, ол қайталанатындық өлшемі болуы керек, таксондар қайта іріктелген жағдайда бұл тармақ (түйін, клада) қаншалықты қалпына келтіріледі. Вирустық филогенезбен жүргізілген тәжірибелік сынақтар bootstrap пайызының филогенетика үшін қайталанатындықтың жақсы бағалаушысы еместігін, бірақ ол дәлдіктің ұтымды бағалаушысы екенін көрсетеді. Шындығында, bootstrap пайызының дәлдіктің бағалаушысы ретінде бұрмаланғаны көрсетілген, және бұл бұрмалау орташа есеп бойынша сенімділіктің төмен бағалануына әкеледі (мысалы, 70% қолдаудың өзі 95% сенімділікті білдіруі мүмкін). Алайда, бұрмалаудың бағытын жеке жағдайларда анықтау мүмкін емес, сондықтан жоғары bootstrap қолдауының одан да жоғары сенімділікті білдіретінін болжау негізсіз. Қолдауды бағалаудың тағы бір тәсілі – Bremer қолдауы немесе ыдырау индексі, ол берілген деректер жиынтығының параметрі, жоғарыда сипатталған bootstrap және jackknife процедуралары сияқты псевдорепликалық үлгілерге негізделген бағалау емес. Bremer қолдауы (сондай-ақ тармақ қолдауы деп те аталады) – бұл MPT(лар) ұпаны мен нақты кладаны (түйін, тармақ) қамтамайтын ең үнемді ағаштың ұпаны арасындағы айырмашылық. Бұл кладаны жою үшін қанша қадам қосу керектігін көрсетеді; жасырын түрде, бұл MPT ұпанының бағалау қателігі кладаны қолдамайтын деңгейге жетуі үшін қаншалықты үлкен болуы керек екенін көрсетеді, бірақ бұл міндетті түрде солай болмайды. Тармақ қолдау мәндері шағын деректер жиынтығы үшін көбінесе төмен болады (бір немесе екі қадам әдеттегідей), бірақ олар көбінесе bootstrap пайызына пропорционал болып көрінеді. Деректер матрицасы үлкейгенде, тармақ қолдау мәндері bootstrap мәндері 100% деңгейіне жете бергенде де өсуі мүмкін. Осылайша, үлкен деректер матрицалары үшін тармақ қолдау мәндері күшті қолдау көрсетілген тармақтар үшін қолдау деңгейін салыстырудың көбірек ақпараттық тәсілін ұсынуы мүмкін. Алайда, ыдырау мәндерін түсіндіру тікелей емес, және олар bootstrap-қа философиялық қарсылықтары бар авторлардың арасында көбірек танымал (дегенмен көптеген морфологиялық систематиктер, әсіресе палеонтологтар, екеуін де көрсетеді). Екі рет ыдырау талдауы – бұл ыдырауға балама, ол ағаш ішіндегі барлық мүмкін кіші ағаш қарым-қатынастары үшін (n таксондық мәлімдемелер) ыдырау индексін бағалайды.
Максималды сақтықпен филогенетикалық тұжырымдауға байланысты мәселелер
Максималды үнемдеу – эпистемологиялық тұрғыдан қарапайым тәсіл, ол аз ғана механикалық шарттар қояды және осы себепті танымал. Дегенмен, кейбір жағдайларда ол статистикалық тұрғыдан дұрыс болмауы мүмкін. Мұндағы тұрақтылық – дерек көлемі артқан сайын дұрыс жауапқа қадамдық түрде жақындау, бұл статистикалық әдістердің қажетті қасиеті. 1978 жылы Джо Фелленштейн көрсеткендей, қарапайымдық үшін бір ғана екілік белгіні қарастырайық (ол + немесе – болуы мүмкін). B мен D арасындағы қашықтық аз болғандықтан, көптеген жағдайларда B мен D бірдей болады. Мұнда екеуі де + деп есептейміз (+ және – кездейсоқ тағайындалады және оларды ауыстыру – тек анықтама мәселесі). Егер осылай болса, төрт мүмкіндік қалады. A және C екеуі де + болуы мүмкін, онда барлық таксондар бірдей болады және барлық ағаштардың ұзындығы бірдей. A + және C – болуы мүмкін, онда бір ғана белгі әртүрлі болады, және біз ештеңе үйрене алмаймыз, себебі барлық ағаштардың ұзындығы бірдей. Сол сияқты, A – және C + болуы мүмкін. Ғалымдардың пікірінше, қалған жалғыз мүмкіндік – A және C екеуі де – болуы. Бұл жағдайда, дәлелдер A мен C, ал B мен D топтасатынын көрсетеді. Осының салдары ретінде, егер «нағыз ағаш» осы типтегі ағаш болса, қаншама көп дерек жинасақ (яғни қаншама көп белгіні зерттесек), дәлелдер соғұрлым дұрыс емес ағашты қолдайды. Әрине, математикалық модельдеуден басқа, біз «нағыз ағаш» дегенді ешқашан білмейміз. Сондықтан, егер біз «нағыз ағашты» дәл қалпына келтіруге кепілдік беретін модельді құрастыра алмасақ, кез келген басқа оптималдық критерий немесе салмақтау схемасы да, қағида бойынша, статистикалық тұрғыдан дұрыс болмауы мүмкін. Статистикалық сәйкессіздік – қызықты теориялық мәселе болғанымен, ол эмпирикалық сынақтан тыс, таза метафизикалық мәселе. Кез келген әдіс сәйкессіз болуы мүмкін, және оның сәйкес немесе сәйкес еместігін анық білудің жолы жоқ. Осы себепті көптеген жүйетанушылар өздерінің филогенетикалық нәтижелерін қатынастар гипотезасы ретінде сипаттайды. Максималды үнемдеудің және басқа да оптималдық критерийлерге негізделген филогенетикалық әдістердің тағы бір қиындығы – ең қысқа ағашты табу NP-қиын мәселе болып табылады. Кез келген үлкен таксондар жиынтығы үшін қазіргі уақытта қол жетімді, тиімді шешім табудың жалғыз жолы – ең қысқа ағаштың табылатынына кепілдік бермейтін эвристикалық әдістерді қолдану. Бұл әдістер ең жақсы ағашқа қадамдық түрде жақындау үшін дөңгелекке көтерілу алгоритмдерін қолданады. Алайда, субоптималды шешімдердің «ағаш аралдары» болуы мүмкін екені көрсетілді және талдау осы жергілікті оптималда тұтқындалуы мүмкін. Сондықтан, ағаш кеңістігі жеткілікті түрде зерттелгенін қамтамасыз ету үшін күрделі, икемді эвристика қажет. Бірнеше эвристика бар, соның ішінде жақын көрші алмасу (NNI), ағаш екіге бөлуді қайта қосу (TBR) және үнемдеу ракетасы.
Assume for simplicity that we are considering a single binary character (it can either be + or ). Because the distance from B to D is small, in the vast majority of all cases, B and D will be the same. Here, we will assume that they are both + (+ and are assigned arbitrarily and swapping them is only a matter of definition). If this is the case, there are four remaining possibilities. A and C can both be +, in which case all taxa are the same and all the trees have the same length. A can be + and C can be , in which case only one character is different, and we cannot learn anything, as all trees have the same length. Similarly, A can be and C can be +. The only remaining possibility is that A and C are both In this case, however, the evidence suggests that A and C group together, and B and D together. As a consequence, if the "true tree" is a tree of this type, the more data we collect (i. e. the more characters we study), the more the evidence will support the wrong tree. Of course, except in mathematical simulations, we never know what the "true tree" is. Thus, unless we are able to devise a model that is guaranteed to accurately recover the "true tree," any other optimality criterion or weighting scheme could also, in principle, be statistically inconsistent. The bottom line is, that while statistical inconsistency is an interesting theoretical issue, it is empirically a purely metaphysical concern, outside the realm of empirical testing. Any method could be inconsistent, and there is no way to know for certain whether it is, or not. It is for this reason that many systematists characterize their phylogenetic results as hypotheses of relationship. Another complication with maximum parsimony, and other optimality criterion based phylogenetic methods, is that finding the shortest tree is an NP hard problem. The only currently available, efficient way of obtaining a solution, given an arbitrarily large set of taxa, is by using heuristic methods which do not guarantee that the shortest tree will be recovered. These methods employ hill climbing algorithms to progressively approach the best tree. However, it has been shown that there can be "tree islands" of suboptimal solutions, and the analysis can become trapped in these local optima. Thus, complex, flexible heuristics are required to ensure that tree space has been adequately explored. Several heuristics are available, including nearest neighbor interchange (NNI), tree bisection reconnection (TBR), and the parsimony ratchet.
Сын
Палеонтология үшін, әсіресе, маңызды мәселе – максималды үнемдеудің екі түрдің бірдей нуклеотидті бірдей позицияда бөлісуіне себеп – олардың генетикалық байланысты болуы ғана деген болжам. Бұл филогенетикалық қолданыста барлық ұқсастықтың гомологты екенін білдіреді (екі организмнің мүлдем туыс емес болуы мүмкін деген сияқты басқа түсіндірулер мағынасыз). Бұл сөзсіз емес: кез келген мінезге негізделген филогенездік бағалау сияқты, парсимония ұқсастықтардың гомологты табиғатын тексеру үшін, барлық ұқсастықтарды ең жақсы түсіндіретін филогенетикалық ағашты табу арқылы қолданылады. Көбінесе парсимония филогенетикалық қорытындыға қатысы жоқ деп айтылады, себебі «эволюция үнемді емес». Көп жағдайда нақты балама ұсынылмайды; егер балама болмаса, кез келген статистикалық әдіс жоқтан артық. Сонымен қатар, «эволюция үнемді» деген мәлімдеме шындық болған жағдайда, оның нені білдіретіні анық емес. Бұл мінездегі өзгерістердің саны үнемдеу критерийін қолдану арқылы болжауға қарағанда тарихи түрде көп болуы мүмкін дегенді білдіреді. Парсимония филогенезінің бағалауы ағашты түсіндіру үшін қажетті өзгерістердің ең аз санын қайта жасайтындықтан, мұндай мүмкіндік бар. Алайда, симуляциялық зерттеулер, белгілі in vitro вирустық филогенездермен сынақтар және басқа әдістермен сәйкестік арқылы, мұндай жағдайда парсимонияның дәлдігі төмендемейтіні көрсетілді. Парсимония талдауы ең жақсы ағашты таңдау үшін ағаштардағы мінездердің өзгеру санын пайдаланады, бірақ бұл ағашты жасау үшін дәл осы және одан да көп өзгерістер болған деген талап етпейді. Егер есепке алынбаған өзгерістер ағаш бойынша кездейсоқ таратылған болса (нақты нөлдік күту), нәтиже бұрмаланбауы керек. Іс жүзінде, бұл әдіс сенімді: максималды үнемдеу ең аз өзгерістері бар ағашты таңдау нәтижесінде ең аз бейімділікті көрсетеді. Бұл салыстыруды мердігерлерді олардың жұмыстың бастапқы (міндетті емес) бағасына негізделген таңдаумен салыстыруға болады. Шын мәнінде, аяқталған шығын бағалаудан жоғары болуы мүмкін. Дегенмен, ең төмен бағаны ұсынған мердігерді таңдау теориялық тұрғыдан ең төменгі жобалық шығындарға әкелуі тиіс. Себебі, басқа деректер болмаған жағдайда, барлық тиісті мердігерлердің шығындардан асып кету қаупі бірдей деп есептейміз. Іс жүзінде, әрине, адал емес бизнес-тәжірибелер осы нәтижені бұрмалауы мүмкін; филогенетикада да кейбір филогенетикалық мәселелер (мысалы, жоғарыда сипатталған ұзақ тармақтардың тартылуы) нәтижелерді бұрмалауы мүмкін. Алайда, екі жағдайда да, бағалаудың негізінде, нәтиженің бұрмаланған болуын немесе оның дәрежесін айтудың жолы жоқ. Сондай-ақ, басқа дәлелдерді салыстырмайынша, деректердің қателігін айтудың жолы жоқ. Парсимония эволюциялық өзгерістердің сирек кездесетіні немесе эволюцияда гомоплазияның (конвергенция және кері айналу) ең аз болуын қабылдайды деген пікір бар. Бұл толығымен дұрыс емес: парсимония таңдалған ағаштың қабылдауындағы конвергенциялар мен кері айналымдардың санын азайтады, бірақ бұл осындай гомопластикалық оқиғалардың салыстырмалы түрде көп болуына әкелуі мүмкін. Парсимония деректердің ең аз өзгерісін ғана қабылдайды деу дұрыс болар еді. Жоғарыда айтылғандай, бұл тек осы өзгерістердің болғанын талап етпейді; ол дәлелсіз өзгерістерді тұжырымдамайды. Фаррис айтқандай, «парсимония болжамды гомоплазияларды азайтады, гомоплазияның ең аз екенін болжай алмайды». Жақында жасалған симуляциялық зерттеулер парсимия морфологиялық деректер үшін байестік әдістерді пайдаланып жасалған ағаштардан кем дәл болуы мүмкін екенін, ықтимал себебі – аса дәлдік, бірақ бұл пікірге қарсы даулар бар. Жаңа модельдеу әдістерін қолданатын зерттеулер, қорытындылау әдістерінің айырмашылығын оңтайландырудан гөрі іздеу стратегиясы мен консенсус әдісінен туындайтындығын көрсетті. Сонымен қатар, 38 молекулалық және 86 морфологиялық эмпирикалық дерек жиынтығының талдауы, модельдік филогенетикада қолданылатын эволюциялық модельдер қабылдаған ортақ механизмның молекулалық, бірақ аздаған морфологиялық дерек жиынтықтарына қатысты екенін көрсетті. Бұл нәтиже молекулалық деректер үшін модельдік филогенетиканы қолдануды растайды, бірақ морфологиялық деректер үшін парсимия, кем дегенде, фенотиптік деректер үшін күрделі модельдер қолжетімді болғанша, артықшылықты сақтайды.
Баламалар
Филогендерді дискретті белгі деректеріне негізделген тұжырымдаудың тағы бірнеше әдістері бар, оның ішінде максималды ықтималдылық және Байес тұжырымдамасы. Әрқайсысының артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Іс жүзінде, бұл әдістер бір дерек жиынтығы үшін ең үнемді ағаштарға ұқсас ағаштарды таңдайды; алайда, олар эволюциялық процестерді күрделі модельдеуге мүмкіндік береді, және әдістер кластары статистикалық тұрғыдан дұрыс болып табылады және ұзын тармақтардың тартылуына ұшырамайды. Дегенмен, ықтималдылық және Байес әдістерінің нәтижелері қолданылған эволюция моделінің сапасына байланысты екенін ескеру қажет; бұрыс модель, парсимония сияқты, қате нәтижелерге әкелуі мүмкін. Сонымен қатар, олар парсимония әдістерімен салыстырғанда едәуір баяу жұмыс істейді, кейде үлкен деректер жиынтығын өңдеуге апталар қажет болуы мүмкін. Бұл әдістердің көптеген жақтаушылары мен қарсыластары бар; әсіресе парсимония философиялық тұрғыдан жоғары деп есептелді (әсіресе белсенді кладистер). Морфологиялық деректерді талдауда парсимония әлі де маңызды рөл атқарады, себебі бұрын молекулалық емес деректер үшін белгілердің өзгеруінің стохастикалық модельдері болған жоқ, және олар әлі де кеңінен қолданылмайды. Соңғы зерттеулер парсимонияның ағаш ішінде эволюциялық ("модель") параметрлерінің (мысалы, эволюциялық өзгерістердің жылдамдығы) айтарлықтай өзгеруіне қарамастан, нақты ағашты анықтау мүмкіндігі жоғары екенін көрсетті. Қашықтық матрицаларын филогенетикалық ағаштарды құру үшін де пайдалануға болады. Параметрлік емес қашықтық әдістері бастапқыда жұптық қашықтықтар матрицасын қолдана отырып, фенетикалық деректерге қолданылды және ағаш құру үшін бейімделді. Қашықтық матрицасы иммунологиялық қашықтық, морфометриялық талдау және генетикалық қашықтықтар сияқты әртүрлі көздерден алынуы мүмкін. Филогенетикалық белгі деректері үшін шикі қашықтық мәндерін белгі күйіндегі жұптық айырмашылықтардың санын санау (Манхэттен қашықтығы) арқылы немесе эволюция моделін қолдану арқылы есептеуге болады. Ерекше айта кететін жайт, қашықтық әдістері ДНК-ДНК гибридизациялау сынақтары сияқты белгі деректеріне оңай түрленбес деректерді де пайдалануға мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда қашықтыққа негізделген әдістерге көзқарас көбінесе сынды, себебі белгілерді қашықтыққа түрлендіру кезінде филогенетикалық ақпараттың жоғалуы мүмкін. Қашықтық матрицасы әдістері мен оңтайлылық критерийлерінің көптеген түрлері бар, олардың ішінде минималды эволюция критерийі ең көп парсимониямен байланысты.
Минималды эволюция
Қашықтық әдістерінің арасында, ең аз тармақ ұзындығының жалпы сомасына ие филогенезді іздеу тұрғысынан максималды сақтықпен ұқсас болатын Минималды эволюция (МЭ) деп аталатын филогенетикалық бағалау критерийі бар. Максималды сақтық критерийі мен МЭ критерийі арасындағы айырмашылық – максималды сақтық абдуктивті эвристикаға негізделген, яғни таксондардың ең қарапайым эволюциялық гипотезасының күрделірек гипотезаларға қарағанда ықтималдығы жоғары, ал МЭ критерийі Кидд пен Сгарамелла Зонтаның болжамдарына негізделген (Ржетский мен Ней 22 жылдан кейін оны дәлелдеді), егер таксондар арасындағы эволюциялық қашықтықтар нақты эволюциялық қашықтықтың бұрмаланбаған бағасы болса, онда таксондардың нақты филогенеясы осы қашықтықтармен сәйкес келетін кез келген басқа филогенеядан қысқа болады. Ржетский мен Нейдің нәтижелері МЭ критерийін Оккамның қылышы принципінен азат етіп, оған берік теориялық және сандық негіз сыйлады.