Phylogenetic Trees Made Easy

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出版者:Sinauer Associates, Inc.
作者:Barry G. Hall
出品人:
页数:233
译者:
出版时间:2007-6-18
价格:USD 46.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780878933105
丛书系列:
图书标签:
  • 专业书籍(英文)
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具体描述

《进化之径:系统发育树的构建与解读》 一、 导论:系统发育学的核心与挑战 本书旨在为初学者和希望深化理解的专业人士提供一个全面、深入的指南,探讨系统发育树(Phylogenetic Trees)的理论基础、构建方法以及在生物学研究中的应用。系统发育树是理解生命演化历史、物种间亲缘关系的核心工具。然而,从原始数据到可靠的演化树,其间充满了方法学的选择、统计学假设的检验以及结果的精细解读,这些环节往往构成了学习和实践中的主要挑战。 本书摒弃了对特定软件操作手册的简单罗列,而是聚焦于指导读者理解不同分析方法背后的生物学原理和统计学假设。我们将系统地解构构建演化树的完整流程,从数据准备到最终结果的可视化与验证,确保读者不仅知道“如何做”,更明白“为何要这样做”。 二、 基础概念与数据准备 在深入探讨复杂的算法之前,理解构建系统发育树所依赖的基本概念至关重要。 2.1 演化模型与术语:我们将详细阐释种系发生学(Phylogeny)的核心术语,如:同源性(Homology)、分歧点(Node)、分支(Branch)、遗传距离(Genetic Distance)和最大简约性(Parsimony)的哲学基础。特别地,我们将区分有根树(Rooted)和无根树(Unrooted)在信息量和解释上的差异,并介绍如何通过假定外群(Outgroup)来确定树的根部。 2.2 序列数据处理:现代系统发育分析几乎都依赖分子数据,特别是核酸序列和蛋白质序列。本章将详述高质量数据准备的重要性。 序列比对(Sequence Alignment):这是构建可靠树的基石。我们将剖析序列比对的局限性、不同比对算法(如CLUSTALW, MAFFT)的优缺点,并着重讨论如何人工检查和优化比对结果,特别是针对插入/缺失(Indels)的处理策略,这些“缺失”往往是演化信息最丰富的区域,但也是最难准确处理的部分。 数据选择标准:讨论如何选择合适的基因标记(Marker Genes)——是选择高度保守的基因来研究远距离亲缘关系,还是选择快速变异的基因来解析近期分化事件。 2.3 演化模型的确立:分子数据并非线性累积错误。对不同分子(DNA/RNA/蛋白质)的演化速率差异,需要采用特定的统计模型来描述。我们将深入讲解核苷酸替代模型(如Jukes-Cantor, Kimura 2-Parameter, GTR模型)及其参数(如碱基频率、过渡/颠换率),并指导读者如何使用模型选择软件(如ModelTest/jModelTest)根据实际数据拟合最佳模型,这是后续最大似然法分析的必要前提。 三、 构建系统发育树的主流方法 本书将系统发育树的构建方法划分为三大核心范畴,并对每种方法的数学基础、计算效率及其内在偏倚进行批判性分析。 3.1 距离矩阵法(Distance-Based Methods) 这类方法侧重于计算序列对之间的遗传距离。我们将详细讲解非加权组平均法(UPGMA)和邻接法(Neighbor-Joining, NJ)。重点分析NJ方法如何克服UPGMA对分子钟假设的依赖,使其成为快速构建初步拓扑结构的首选工具。我们还将讨论如何选择合适的距离计算公式,以及这些距离在多大程度上能真实反映演化路径。 3.2 组分和特征法(Character-Based Methods) 这类方法直接操作单个位点信息,而非依赖平均距离。 最大简约法(Maximum Parsimony, MP):阐述其核心原则——寻找产生观察数据所需的突变次数最少的树。讨论MP法在处理长分支吸引(Long-Branch Attraction)现象时的敏感性。 最大似然法(Maximum Likelihood, ML):作为当前最受推崇的方法,本书将详细剖析其基于概率论的本质。解释如何通过已选定的演化模型计算给定树拓扑和参数下的数据似然度,并寻找最大化这一似然度的树结构。我们将介绍ML算法(如RAxML, IQ-TREE)的优化策略。 3.3 贝叶斯推断法(Bayesian Inference) 贝叶斯方法代表了系统发育分析的尖端。本书将解释其如何整合先验知识,通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)方法探索树空间。重点讲解如何解读后验概率分布(Posterior Probabilities),以及该方法在处理复杂演化历史和模型不确定性方面的优势。 四、 统计学检验与树的评估 构建一棵树仅仅是第一步,对其可靠性的评估才是科学结论的关键。 4.1 拓扑可靠性检验:我们将聚焦于如何量化树上各个分支的支持度。 自举法(Bootstrapping):详细解释自举重采样过程,以及如何解读百分比数值在距离法、简约法和似然法中的含义差异。 替代性检验:介绍如拓扑检验统计量(Topology Testing Statistics)等更高级的评估工具,用于比较不同树结构之间的相对拟合优度。 4.2 演化速率与时点估计:对于有根树,我们将探讨如何利用分子钟假说(Molecular Clock)结合校准点(Calibration Points)来估计分化时间。介绍非参数和参数分子钟模型(如星形钟、随机漫步分子钟)的应用场景和局限性。 五、 复杂系统发育分析的应用与挑战 现代生物学问题往往涉及复杂的系统发育历史,本书最后一部分将探讨这些高级议题。 5.1 祖先序列推断:展示如何利用已构建的树和演化模型来重建共同祖先的氨基酸或核苷酸序列,这对于功能生物学研究至关重要。 5.2 树形拓扑的比较与整合:介绍如何比较不同数据集(如核酸 vs 蛋白质,或不同基因)构建出的树拓扑是否一致,以及如何使用超矩阵法(Supermatrix)或共识树(Consensus Trees)来整合信息并解决冲突。 5.3 系统发育信号的评估:讨论如何检验数据是否携带显著的系统发育信号,以及如何使用系统发育置换检验(Phylogenetic Independent Contrasts)来校正非独立性对回归分析的影响,确保生物学结论的稳健性。 本书的结构设计旨在引导读者从基础原理出发,逐步掌握构建和解释系统发育树的全套技术。通过对每种方法的深入剖析,我们期望读者能够根据具体的生物学研究问题,做出最恰当的方法学选择,并以批判性的眼光评估分析结果的可靠性。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一个在生物技术公司从事研发工作的研究员,我经常需要分析基因序列数据,以推断基因的进化历史和功能演变。在过去,我主要依赖于一些零散的文献和网络资源来学习系统发育树的构建,但总是感觉知识体系不够完整,在遇到一些复杂问题时,会感到力不从心。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书的出现,可以说解决了我的一个大难题。我之所以选择这本书,是因为它承诺将复杂的系统发育树概念“变得容易”,而事实证明,它确实做到了。这本书的结构非常清晰,从最基础的DNA序列的特性讲起,逐步深入到各种系统发育构建算法的原理。我尤其欣赏书中对于“最大似然法”和“贝叶斯推断法”的讲解,它不仅仅是提供了算法的流程,更是深入地解释了这些方法背后的统计学原理,例如似然函数的概念、后验概率的计算等等,这让我能够真正理解为什么这些方法能够用来推断进化关系,而不是仅仅把它当做一个黑箱。更重要的是,这本书提供了非常详细的操作指导,包括各种常用软件的安装和使用方法,以及如何将理论知识转化为实际操作。例如,书中关于如何使用MEGA和PhyML进行系统发育树构建的详细步骤,让我能够快速上手,并且能够自信地完成我的数据分析。此外,书中还强调了对系统发育树的评估和解释,这对于避免误读和过度解读结果至关重要。这本书让我觉得,系统发育树的构建不再是一个令人生畏的挑战,而是我研究中一个可以信手拈来的强大工具。

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作为一个在生物信息学领域摸爬滚打多年的研究人员,我深知系统发育树构建的复杂性与重要性。在我的职业生涯中,我曾无数次地需要构建和解读系统发育树,而每一次都会面临各种各样的问题,从数据预处理的细节到模型选择的困惑,再到结果解释的陷阱。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,正好弥补了我知识体系中的一些不足,并且为我提供了很多新的视角。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,它并非仅仅罗列操作步骤,而是以一种非常深入浅出的方式,将系统发育树背后的理论基础和算法原理娓娓道来。我尤其欣赏书中对于“进化模型”的讲解,它不仅仅介绍了各种模型,更深入地阐述了它们的数学基础和假设,以及它们如何影响最终的树形结构。这让我能够更具批判性地选择适合我研究数据的模型,而不是盲目地遵循默认设置。此外,书中对不同构建算法的比较分析也让我受益匪浅。例如,它详细阐述了最大似然法、邻接法、最大简约法以及贝叶斯推断法的原理、优缺点和适用范围,这让我能够根据具体的研究问题和数据特性,做出更明智的选择。更重要的是,这本书在实践层面提供了非常详尽的指导,从如何准备序列数据,到如何使用各种主流的系统发育分析软件,再到如何评估和可视化系统发育树,都做了细致的讲解。这些内容对于一线科研人员来说,无疑是非常宝贵的。它让我能够更高效、更准确地完成系统发育分析,并从中获得更有意义的科学发现。

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作为一名在生物学领域的研究者,我一直对分子进化和系统发生学充满兴趣,但始终觉得在系统发育树的构建方面缺乏系统性的学习。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,恰好填补了我这一知识空白,并且让我对这个领域有了更深入的理解。这本书的书名虽然听起来有些“讨巧”,但其内容却相当扎实。它并没有回避任何一个技术细节,而是以一种非常循序渐进的方式,将复杂的概念拆解开来。从最基础的DNA序列的比对,到各种进化模型的选择,再到不同的系统发育构建算法的原理,书中都做了详尽的阐述。我尤其喜欢书中对于“最大似然法”和“贝叶斯推断法”的讲解,它不仅仅是介绍了算法的流程,更是深入地解释了这些方法背后的统计学原理。例如,书中关于似然函数如何衡量模型与数据匹配度的解释,让我能够更深刻地理解最大似然法的核心思想。同样,对于贝叶斯推断中后验概率的计算和MCMC采样过程的介绍,也让我能够理解这种方法的强大之处。更让我感到惊喜的是,这本书在实践操作方面提供了非常丰富的指导。它介绍了各种常用的系统发育分析软件,并提供了详细的使用教程,让我能够快速上手。这对于我来说,意味着我不再需要花费大量的时间去查阅零散的文献和教程,而是能够在一个地方获得所有我需要的信息。这本书让我感觉,系统发育树的构建不再是一个遥不可及的难题,而是我科研工作中一个可以信手拈来的强大工具。

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作为一个在分子进化领域工作多年的科研人员,我见证了系统发育树分析方法从简单的聚类算法到如今复杂的贝叶斯推断技术的演变。在漫长的科研生涯中,我曾多次面对各种各样的挑战,包括如何处理大规模的数据集、如何选择恰当的进化模型、如何解释复杂树形结构所蕴含的生物学信息等等。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,恰恰能够深入地解答我这些长久以来的疑惑。我之前接触过不少关于系统发育树的书籍,但很多要么过于理论化,脱离实际操作;要么过于偏重操作,缺乏理论深度。这本书则在这两者之间找到了一个绝佳的平衡点。我惊喜地发现,它不仅对各种系统发育树的构建方法进行了详尽的介绍,而且对其背后的数学原理和统计假设也做了深入的剖析。例如,书中对“最大似然法”的讲解,不仅仅是停留在算法层面,还深入阐述了其似然函数的构建和优化过程,这让我能够更深刻地理解该方法的优势和局限性。同时,书中对“贝叶斯推断法”的介绍,也让我领略到了这种方法的强大之处,以及如何通过马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)采样来探索后验分布。此外,书中还非常注重对实际操作层面的指导,例如如何进行序列的预处理、如何选择合适的模型、如何使用各种主流的软件工具,以及如何进行树的检验和可视化。这些内容对于一线科研人员来说,无疑是非常宝贵的财富。我能够从中学习到许多实用的技巧,避免在实际操作中走弯路。

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最近,我为了完成一项关于微生物群落多样性的研究项目,需要对大量的宏基因组数据进行系统发育分析。在此之前,我对系统发育树的构建和解读仅停留在非常基础的层面,对于复杂的概念和操作流程感到十分困惑。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,可以说是为我打开了新世界的大门。我之所以选择这本书,是因为它承诺将复杂的概念“变得容易”,而事实证明,它确实做到了。这本书的结构非常清晰,从最基础的DNA序列的碱基组成和替换模型开始,逐步深入到各种系统发育构建算法的原理。我尤其欣赏书中对于“最大似然法”和“贝叶斯推断法”的讲解,它不仅仅是提供了算法的流程,更是深入地解释了这些方法背后的统计学原理,例如似然函数的概念、后验概率的计算等等,这让我能够真正理解为什么这些方法能够用来推断进化关系,而不是仅仅把它当做一个黑箱。更重要的是,这本书提供了非常详细的操作指导,包括各种常用软件的安装和使用方法,以及如何将理论知识转化为实际操作。例如,书中关于如何使用RAxML和MrBayes进行系统发育树构建的详细步骤,让我能够快速上手,并且能够自信地完成我的数据分析。此外,书中还强调了对系统发育树的评估和解释,这对于避免误读和过度解读结果至关重要。这本书让我觉得,系统发育树的构建不再是一个令人生畏的挑战,而是我研究中一个得心应手的工具。

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作为一名刚刚踏入生物信息学领域的博士生,系统发育树的构建对我来说曾经是像一座难以逾越的大山。我的研究需要处理大量的基因序列数据,并从中推断物种间的进化关系,而我在学校的课程中只接触了非常初步的概念,对于实际操作更是茫然无措。朋友向我推荐了《Phylogenetic Trees Made Easy》,起初我抱着试试看的心态,但很快就被其内容深深吸引。这本书最大的亮点在于它能够将复杂的理论知识以一种非常结构化、循序渐进的方式呈现出来。它从最基础的DNA序列的特性讲起,逐步过渡到序列比对的各种算法,然后深入到不同系统发育构建方法的原理,比如最大似然法、贝叶斯推断法等等。更重要的是,它不仅仅讲解了这些方法的“是什么”,更详细地解释了“为什么”它们能够用来构建系统发育树,以及每种方法的优缺点和适用条件。我尤其喜欢书中对于模型选择的详细介绍,这部分内容是我过去学习中最感到困惑的地方,因为不同的模型会对最终的系统发育树产生显著的影响。书中通过大量的图示和实例,清晰地展示了各种进化模型的假设和它们对结果的影响,让我能够更有信心地根据自己的数据选择最合适的模型。此外,书中还提供了大量关于软件工具的介绍和使用技巧,这对于我们这些需要实际操作的学生来说,简直是及时雨。我学会了如何使用一些主流的系统发育分析软件,并能够独立地完成数据的预处理、模型的选择、树的构建以及结果的可视化。这大大提升了我的科研效率,并且让我能够对我的研究结果有更深入的理解。这本书真的让我感觉系统发育树的构建“Made Easy”,不再是一个令人望而生畏的难题,而是我研究中一个强大而可靠的工具。

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我是一名经验丰富的生态学家,在我的研究中,系统发育学分析对于理解物种形成、适应性辐射以及生物多样性模式至关重要。然而,尽管我经常接触系统发育树,但对其背后的原理和构建方法却始终觉得不够深入。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书的出现,为我提供了一个全新的学习途径。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书,它并非只是简单地提供一个工具集,而是以一种更加全面和深入的方式,来解读系统发育树的构建过程。我特别欣赏书中对于“序列比对”这一基础环节的细致讲解。它不仅仅介绍了各种比对算法,更强调了比对质量对于最终树形结构的影响,以及如何通过调整参数来优化比对结果。这一点对我来说尤为重要,因为一个不准确的比对结果,往往是导致系统发育树不可靠的根源。此外,书中对“进化模型”的深入探讨,也让我受益匪浅。它详细介绍了各种模型的假设,例如碱基替换速率的均匀性、分子钟的假设等等,以及这些假设对树形推断可能产生的影响。这让我能够更具批判性地评估模型的适用性,并根据我的研究对象和数据特点,做出更合理的模型选择。书中的实践操作指导也非常到位,它详细介绍了各种常用的系统发育分析软件,并提供了详细的实例演示,让我能够快速地将理论知识转化为实际操作,从而提升我的研究效率和结果的可靠性。

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最近,我一直在为一项跨学科研究项目而烦恼,我的工作涉及比较基因组学,需要频繁地构建和分析系统发育树来推断基因的进化历史和物种间的亲缘关系。过去,我主要依赖于一些零散的文献和在线教程来学习,但总感觉知识体系不够完整,在面对一些疑难问题时,总会感到力不从心。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书的到来,对我来说真是一场及时雨。我尤其看重这本书在理论深度和实用性之间的平衡。它并没有简单地提供一个操作手册,而是花了大量的篇幅来解释系统发育树构建的背后原理。从序列数据的基本特性,到各种进化模型的假设,再到不同构建算法的数学推导,书中都做了详尽的阐述。这让我能够更深入地理解为什么某种方法适用于特定的数据集,以及不同模型选择会对结果产生怎样的影响。例如,书中对“碱基替换模型”的深入讲解,让我明白了为什么我们需要考虑不同的碱基替换率,以及如何选择最适合数据的模型,这对于提高我分析结果的准确性起到了至关重要的作用。此外,这本书在实践操作方面的指导也非常到位。它不仅介绍了各种常用软件的功能和使用方法,还提供了许多实用的技巧和注意事项,帮助我规避常见的错误。我特别喜欢书中关于“树的检验和评估”这一章节,它教会了我如何科学地评估一棵树的可靠性,以及如何避免过度解读结果。这本书的内容非常全面,从数据的前处理到最终结果的解释,都涉及到了,而且结构清晰,逻辑严谨。我能够清晰地找到我需要的知识点,并将其应用到我的研究中。

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我是一名在高校从事教学工作的副教授,主要负责分子进化和系统发生学的课程。在备课过程中,我一直在寻找一本能够兼具理论深度和实践指导性的教材,能够有效地帮助我的学生掌握系统发育树的构建和应用。《Phylogenetic Trees Made Easy》这本书的出现,可以说是解决了我的一个大难题。我注意到这本书的书名,虽然“Made Easy”听起来有些过于乐观,但翻阅之后,我发现它并没有像我想象的那样只停留在表面,而是以一种非常严谨的态度,将系统发育树这一复杂的研究领域拆解成易于理解的组成部分。书中从基础概念入手,清晰地阐述了DNA序列的进化模型,这对于理解后续的算法至关重要。我非常欣赏作者对于各种构建算法的细致讲解,无论是早期的邻接法,还是更常用的最大似然法,乃至是近年来发展迅速的贝叶斯推断法,书中都不仅给出了算法的原理,还深入分析了它们的数学基础和假设。这对于培养学生的批判性思维,让他们能够理解不同方法的内在逻辑,而不是仅仅机械地套用软件,是非常有益的。此外,书中还花了大量篇幅讨论了系统发育树的评估与检验,以及如何解释树的结果,这部分内容往往被一些教材所忽视,但对于科学研究的严谨性至关重要。我可以在课堂上引用书中的实例,引导学生理解如何评估一棵树的可靠性,以及在进化推断中需要注意的陷阱。这本书的内容非常丰富,涵盖了从数据准备、模型选择、树的构建到结果解读的全过程,而且语言风格相对流畅,配以大量的图例,使得复杂的概念变得更加直观。它不仅适合研究生,对于有一定基础的本科生,甚至是我这样的教学者,都能从中获益匪浅。

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作为一个长期在生物信息学领域摸爬滚打的研究者,我最近有幸拜读了《Phylogenetic Trees Made Easy》,这本书的名字乍一听似乎是在承诺一种“傻瓜式”的学习体验,仿佛只要翻翻就能立马精通系统发育树的构建与解读,但真实的情况远比这要深刻和丰富得多。首先,这本书绝非仅仅是操作指南,它更像是一位经验丰富的向导,引领读者穿越纷繁复杂的分子进化研究领域。在我过去的研究生涯中,构建可靠的系统发育树一直是科研成果的基石,而其中遇到的各种技术难点、方法选择的困惑,以及结果解释的陷阱,着实让我头疼不已。这本书的出现,恰恰填补了我对系统性、深入性知识的渴求。《Phylogenetic Trees Made Easy》没有回避任何一个细节,从最基础的序列比对、模型选择,到进阶的贝叶斯推断、种群遗传学应用,都做了细致入微的阐述。它不仅仅是罗列步骤,更注重解释“为什么”要这样做,这对于理解背后的生物学原理至关重要。我特别欣赏书中对于不同算法优劣势的深入分析,以及它们在特定研究场景下的适用性。举个例子,当我面对庞大且异质性强的基因组数据集时,不知道该选择何种模型来刻画进化速率的差异,常常让我陷入两难。而书中对这些模型的推导和应用场景的详细剖析,让我豁然开朗,能够更有针对性地选择适合我的数据的方法,从而避免了不必要的弯路,大大提升了研究的效率和结果的可靠性。这本书的语言风格也相当平易近人,尽管涉及大量的专业术语和复杂的概念,但作者总能用清晰易懂的类比和图示来辅助说明,使得即使是初学者,也能逐步建立起对系统发育学理论的理解。它不仅仅是一本工具书,更是一本启发思考的著作,它激发了我对分子进化研究更深层次的探索欲望。

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之前组里来的一个老外买了这本书。这本书最大的特色就是理论特别少,主要讲软件操作。第二版内容主要是PAUP和Mrbayes建树,而第三版的主要讲了mega4、PhyML(aLRT检验)建树以及用Mrbayes推算时间。其中PhyML-aLRT检验是一个亮点,其统计学效力和bootstrap差不多,但是计算时间上简直是一个地上,一个宇宙外——100次bootstrap 要3天的话,aLRT大概几分钟搞定。

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最新版的借不到。。只能看旧版的。。期待新版

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之前组里来的一个老外买了这本书。这本书最大的特色就是理论特别少,主要讲软件操作。第二版内容主要是PAUP和Mrbayes建树,而第三版的主要讲了mega4、PhyML(aLRT检验)建树以及用Mrbayes推算时间。其中PhyML-aLRT检验是一个亮点,其统计学效力和bootstrap差不多,但是计算时间上简直是一个地上,一个宇宙外——100次bootstrap 要3天的话,aLRT大概几分钟搞定。

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之前组里来的一个老外买了这本书。这本书最大的特色就是理论特别少,主要讲软件操作。第二版内容主要是PAUP和Mrbayes建树,而第三版的主要讲了mega4、PhyML(aLRT检验)建树以及用Mrbayes推算时间。其中PhyML-aLRT检验是一个亮点,其统计学效力和bootstrap差不多,但是计算时间上简直是一个地上,一个宇宙外——100次bootstrap 要3天的话,aLRT大概几分钟搞定。

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