Кіріспе
Филогеография – генеалогиялық желілердің географиялық таралуының қазіргі күйіне әсер еткен тарихи процестерді зерттейтін ғылым. Бұл генетика, әсіресе популяциялық генетика негізінде жеке тұлғалардың географиялық орналасуын қарастыру арқылы іске асырылады. Бұл термин түрлер ішінде және түрлер арасындағы географиялық құрылымды генетикалық сигналдарды сипаттау үшін қолданылды. Филогеографияның ерекшелігі – түрдің биогеографиясына/биогеографиялық тарихына назар аудару, бұл оны классикалық популяциялық генетикадан және филогенетикадан ерекшелендіреді. Зерттеуге болатын өткен оқиғаларға популяцияның өсуі, популяцияның тарылуы, ареалдың бөлінуі, таралу және көші-қон жатады. Жақында дамыған тәсілдер, коалесценттік теорияны немесе аллельдердің генеалогиялық тарихын және таралу ақпаратын біріктіре отырып, қазіргі үлгілерді қалыптастырудағы осы әртүрлі тарихи күштердің салыстырмалы рөлін дәлірек анықтауға мүмкіндік береді.
Phylogeography is the study of the historical processes that may be responsible for the past to present geographic distributions of genealogical lineages. This is accomplished by considering the geographic distribution of individuals in light of genetics, particularly population genetics. This term was introduced to describe geographically structured genetic signals within and among species. An explicit focus on a species' biogeography/biogeographical past sets phylogeography apart from classical population genetics and phylogenetics. Past events that can be inferred include population expansion, population bottlenecks, vicariance, dispersal, and migration. Recently developed approaches integrating coalescent theory or the genealogical history of alleles and distributional information can more accurately address the relative roles of these different historical forces in shaping current patterns.
Филогеография және қорғау
Филогеография қорғауға қажетті жоғары құнды аймақтарды анықтауға көмектеседі. Филогеографиялық талдаулар эволюциялық маңызды бірліктерді (ESU) анықтауда да маңызды рөл атқарды – бұл түрлер деңгейінен төменгі сақтау бірлігі, ол көбінесе ерекше географиялық таралу мен митохондриялық генетикалық ерекшеліктерімен сипатталады. Солтүстік Американың шығысындағы Аппалачи тауларындағы қауіпті үңгір шаяндары туралы жақындағы зерттеу, филогенетикалық талдаулар мен географиялық таралудың комбинациясы қорғау жұмысын басымдыққа бөлуге қалай көмектесетінін көрсетеді. Филогеографиялық тәсілдерді қолдану арқылы авторлар бұрын бір кең таралған түр деп есептелгеннің ішінде ежелгі, бұрын анықталмаған түрдің де бар екенін анықтады. Қазір екі туыстың да қорғалуын қамтамасыз ету үшін тиісті шешімдер қабылдануы мүмкін. Мұндай нәтижелер филогеографиялық зерттеулерде жиі кездеседі. Аппалачи тауларындағы Eurycea туысына жататын саламандралардың талдауы, топтың қазіргі таксономиясы түрлер деңгейіндегі биологиялық әртүрлілікті кемсіткенін көрсетті. Бұл зерттеудің авторлары филогеографиялық әртүрліліктің үлгілері тарихи (қазіргі заманғы емес) су желісі байланыстарымен тығыз байланысты екенін де анықтады, бұл аймақтың су желісі үлгілеріндегі маңызды өзгерістер осы саламандралардың әртүрлілігінің қалыптасуында шешуші рөл атқарғанын көрсетеді. Филогеографиялық құрылымды толық түсіну қорғау үшін аймақтарды басымдыққа бөлуде дұрыс шешімдер қабылдауға мүмкіндік береді.
Салыстырмалы филогеография
Салыстырмалы филогеография саласы әртүрлі түрлердің филогенетикалық байланыстары мен таралуына жауапты механизмдерді түсіндіруге бағытталған. Мысалы, бірнеше таксондарды салыстыру биогеографиялық аймақтардың тарихын нақтылауға мүмкіндік береді. Мысалы, Баха-Калифорния түбегіндегі құрлықтағы омыртқалы жануарлар және түбектің Тынық мұхиты мен шығанақ жағындағы теңіз балықтарының филогеографиялық талдауы, кеңістіктік құрылымның жоқтығын болжайтын нөлдік гипотезаны, сондай-ақ таралу мен басқа биогеографиялық шектеулерге қатысты екі баламалы гипотезаны ұсынды (гипотезалар E, G панельдерінде көрсетілген, SMO, SM1 және SM2 ретімен тізімделген). Филогеографтар әр бақа түрінің ареалдарын аралап, генетикалық талдау үшін тіндік үлгілер жинады; зерттеушілер музейлік коллекциялардан да тіндік үлгілер ала алады. Әртүрлі улы бақа түрлерінің эволюциялық тарихы мен байланыстары молекулалық деректерге негізделген филогенетикалық ағаштар арқылы қайта жаңғыртылады. Молекулалық ағаштар толық филогеографиялық зерттеу үшін аймақтың палеогеографиялық тарихымен байланысты картаға түсіріледі. Сурет ортасында көрсетілген ағаштың тармақтарының ұзындығы молекулалық сағатқа калибрленген, ал геологиялық уақыт шкаласы төменгі жағында көрсетілген. Сол филогенетикалық ағаш әр туыстың таралуын және кездесу орындарын көрсету үшін тағы төрт рет көшірілген (төмендегі карталарда көрсетілген, оның ішінде Амазонка бассейні, Анд, Гвиана-Венесуэла, Орталық Америка Чоко). Бұл зерттеудің кемшіліктері болғанымен, ол ғылыми қауымдастықта да, кеңінен де қызығушылық тудырды. Бір митохондриялық маркердің орнына он түрлі генді қолданған толыққанды филогеографиялық талдау, кем дегенде, *Homo erectus*-тың бастапқы ареалдық кеңеюінен кейін Африкадан екі ірі таралудың қазіргі заманғы адам геномының қалыптасуында маңызды рөл атқарғанын және генетикалық алмасудың жиі қайталанатындығын көрсетті. Бұл тұжырымдар Африканың қазіргі заманғы адамның эволюциясындағы орталық ролін нақты көрсетті, сонымен қатар көп аймақтық модельдің де белгілі бір дәрежеде дұрыс екенін көрсетті. Бұл зерттеулердің көп бөлігі қазірге дейін популяциялық геномикалық зерттеулермен алмастырылды, олар он есе көп деректерді пайдаланады. 1000 геном жобасының соңғы деректеріне, геномдық масштабтағы SNP деректер базасына, бүкіл әлемнен мыңдаған адамдардан алынған үлгілерге және екі *Homo sapiens*-қа жатпайтын гоминидтерден (неандертальдықтар мен денисовтықтардан) алынған үлгілерге сүйенсек, адам эволюциясының картинасы одан да толыққанды және күрделі болды, мүмкін неандертальдықтар мен денисовтықтардың араласуын, архаикалық африкалық гоминидтермен араласуын және Африкадан таралудың стандартты деңгейінен бұрын Еуразияның Австралиялық аймаққа кеңеюін қамтиды.
Вирустардың филогеографиясы
Вирустар эволюциялық өзгерістер динамикасын түсіну үшін олардың жоғары мутациялық деңгейі мен жылдам ұрпақ алмасу уақытының арқасында маңызды. Филогеография – әртүрлі вирус штамдарының пайда болуын және таралуын түсінуге көмектесетін пайдалы құрал. Денге қызуы, құтыру, тұмау және ВИЧ сияқты адам денсаулығына қауіп төндіретін көптеген ауруларды зерттеуде филогеографиялық тәсіл қолданылған. Тілдің эволюциясы әр тілдегі туысқан сөздердің уақыт өте келе пайда болуы мен жоғалуы арқылы модельделді, нәтижесінде туысқан тілдердің кладограммасы құрылды. Бұл деректерді әр тілдің белгілі географиялық ареалдарымен біріктіру Анатолияда шамамен 8000–9500 жыл бұрын пайда болғанына мықты дәлелдер келтірді.