RRphylogeography: новый метод для определения области происхождения видов и истории прошлых контактов между видами

Одна из основных задач исторической биогеографии — понять, где возникли виды и как изменение климата и экологические взаимодействия сформировали их распространение. Эта задача усложняется как активными, так и пассивными механизмами, включая отслеживание мест обитания, разделение видов на метапопуляции с переменной связностью демов и дальнее расселение, которые могут затемнить географический след происхождения вида. Существующие инструменты исторической биогеографии используют филогении для вывода области происхождения (AOO). Они работают путем дискретизации занимаемого видами географического ареала на отдельные области и затем применения оценки предковых состояний для идентификации области, занятой при видообразовании. Эти методы мощные и могут учитывать разные режимы видообразования. Тем не менее они вынуждены предполагать, что дискретные области, занятие которых наблюдается в настоящем, являются верным отражением их климатической и исторической принадлежности, и игнорировать структуры метапопуляций. Кроме того, большинство методов не может использовать палеонтологическую информацию или работать с филогениями, включающими вымершие таксоны. Хотя явное биоклиматическое моделирование сейчас возможно в некоторых реализациях, эти ограничения частично остаются нерешенными, что снижает точность процесса оценки AOO. Мы представляем новый инструмент, написанный на R, под названием RRphylogeography, предназначенный для определения AOO видов и для локализации возможных зон контакта между видами на протяжении их истории. RRphylogeography исходит из биоклиматического моделирования вида, идентифицирует потенциальные участки обитания, занимавшиеся во время видообразования, и находит участки обитания, наиболее вероятно представляющие AOO или зоны контакта. С помощью моделирования виртуальных видов мы сравнили RRphylogeography с распространенными инструментами исторической биогеографии. Мы обнаружили, что RRphylogeography статистически превосходит эти альтернативы при всех условиях исследования, достигая особенно высокой точности предсказаний. Дополнительно мы применили RRphylogeography для изучения сложной филогеографической истории белого медведя Ursus maritimus. Метод поместил происхождение вида в Северную Берингию. Интригующе, он также показывает возможные зоны контакта между белым и бурым медведями в северо-западной Европе в позднем плейстоцене и в Берингии в период перехода от плейстоцена к голоцену, что полностью согласуется с известной историей гибридизации между этими двумя видами.