Explorando patrones en rasgos macroecológicos utilizando regresión secuencial de autovectores filogenéticos

Abstract

Diferentes métodos han sido propuestos para evaluar el grado de señal filogenética (autocorrelación) en los rasgos macroecológicos. Estos métodos son útiles para desarrollar maneras alternativas de evitar el problema de la falta de independencia entre especies y, actualmente, han demostrado ser importantes para inferir la velocidad de evolución de un rasgo al compararlo con modelos evolutivos alternativos, tales como el movimiento Browniano o el proceso Ornstein-Uhlenbeck (OU). Recientemente, desarrollamos un método llamado Curva de Señal-Representación Filogenética (PSR, por sus siglas en inglés), una expansión de la regresión de autovectores filogenéticos (PVR, por sus siglas en inglés) propuesto en 1998, que consiste en estimar diferentes coeficientes de determinación mediante la regresión de un rasgo de interés contra los autovectores extraídos de una matriz de distancias filogenéticas. El primer modelo únicamente utiliza los primeros de estos autovectores como variable explicativa, el segundo modelo utiliza tanto los primeros como los segundos autovectores y así sucesivamente. Posteriormente, los coeficientes de determinación resultantes son graficados contra los autovalores acumulados y la forma de esta curva es relacionada con modelos evolutivos determinando la variación del rasgo (i.e. un patrón lineal es esperado bajo movimiento Browniano). Aquí, aplicamos la curva PSR para estudiar los patrones de variación interespecífica en la talla corporal y tamaño de área de distribución de los carnívoros a nivel mundial y comparamos dichas curvas con aquellas simuladas bajo diferentes modelos de evolución. Nuestros resultados apoyan inequívocamente nuestras expectativas basadas en estudios previos acerca de la talla corporal presentando una fuerte señal filogenética, aproximada por un patrón OU con baja restricción, mientras el tamaño de área de distribución es más variable y mejor ajustado por un modelo nulo sugiriendo la ausencia de señal filogenética.

A number of methods have been proposed to estimate the level of phylogenetic signal (autocorrelation) in macroecological traits. These methods are useful to devise alternative ways to circumvent the problem of lack of independence among species and, recently, they have also proved valuable to infer how fast a trait has evolved in comparison with alternative evolutionary models, such as a Brownian motion or Ornstein-Uhlenbeck process. Recently, we developed a method called phylogenetic signal-representation (PSR) curve, an expansion of the phylogenetic eigenvector regression (PVR) proposed in 1998, which consists in estimating different coefficients of determination by regressing a trait of interest on the eigenvectors extracted from a phylogenetic distance matrix. The first model uses only the first of these eigenvectors as an explanatory variable; the second model uses both the first and the second and so on. After, the resultant coefficients of determination are plotted against the cumulative eigenvalues, and the shape of this curve is related to evolutionary models driving trait variation (i.e., a linear pattern is expected under Brownian evolution). Here, we used the PSR curve to study patterns of interspecific variation in Carnivora body size and geographical range size, and compared them with simulated curves under distinct evolutionary processes. Our results unequivocally support our expectations based on previous studies that body size has a strong phylogenetic signal, approximated by an OU pattern with low restraining force, whereas geographic range size is more labile and better fits the null expectations (i.e., absence of phylogenetic signal).