系统发育

系统发育，又称系统发展，是指某一类群的形成和发展过程。这一概念涵盖了大至植物界的整体演化，小至特定类群的发展史。系统发育学的研究对象是进化关系，通过对进化关系的推断或评估，构建出反映同一谱系演化的分支图，即进化树。^[1][2]

系统发育的建树方法通常基于一个预先设定的进化模型。然而，由于物种间的杂交及遗传物质交换等因素，这一假设有时会被推翻。在这种情况下，多数系统发育方法可能会得出错误的结果。此外，系统发育方法中的一些固有模型可能导致额外的假设，如序列的准确性、同源性和比对位点的同源性等。

计算机多重比对在系统发育分析中扮演着重要角色。^[3]尽管有人主张完全依靠计算机程序进行比对，但也有人强调手工比对的重要性，因为目前的比对算法和程序尚未能充分满足系统发育分析的需求。

许多计算机多重比对程序根据明确的系统发育标准进行比对。然而，也有一些程序如SAM和MACAW，在进行多重比对时不引入明确的标准，而是模拟系统发育过程的操作参数。

在比对过程中，如何处理可变长度的序列区域及其indel状态的位点非常重要，这取决于进化模型的所有要素。比对参数应随进化分叉动态变化，以确保碱基错配率适应序列分化需求。

一些比对程序如MACAW和SAM根据统计模型进行优化。然而，这些统计与系统发育模型的关系尚不清楚。此外，空位特征符的附加和计分方法也可能影响比对结果。

取代模型对比对和建树都有重要影响。对于核酸数据，有两个要素可通过计算机评估，但对于氨基酸和密码子数据，目前尚无评估方案。取代模型的多样性需要递归方法进行评估。

碱基取代模式对系统发育分析至关重要。碱基之间的相对取代速率通常以方阵形式表示。这些代价值可用于比对和建树的计分。然而，传统模型无法容纳非静态环境下的碱基频率变化。

位点之间的速率差异对建立进化树的结果有深远影响。非参数化模型、不变式模型和gamma分布模型均用于评估位点差异的取代速率。