Protein-coding genes of the mitochondrial genomes from 31 mammalian species were analyzed to estimate the speciation dates within primates and also between rats and mice. Three calibration points were used based on paleontological data: one at 20–25 MYA for the hominoid/cercopithecoid divergence, one at 53–57 MYA for the cetacean/artiodactyl divergence, and the third at 110–130 MYA for the metatherian/eutherian divergence. Both the nucleotide and the amino acid sequences were analyzed, producing conflicting results. The global molecular clock was clearly violated for both the nucleotide and the amino acid data. Models of local clocks were implemented using maximum likelihood, allowing different evolutionary rates for some lineages while assuming rate constancy in others. Surprisingly, the highly divergent third codon positions appeared to contain phylogenetic information and produced more sensible estimates of primate divergence dates than did the amino acid sequences. Estimated dates varied considerably depending on the data type, the calibration point, and the substitution model but differed little among the four tree topologies used. We conclude that the calibration derived from the primate fossil record is too recent to be reliable; we also point out a number of problems in date estimation when the molecular clock does not hold. Despite these obstacles, we derived estimates of primate divergence dates that were well supported by the data and were generally consistent with the paleontological record. Estimation of the mouse-rat divergence date, however, was problematic.

Madagascar is one of the world's hottest biodiversity hot spots due to its diverse, endemic, and highly threatened biota. This biota shows a distinct signature of evolution in isolation, both in the high levels of diversity within lineages and in the imbalance of lineages that are represented. For example, chameleon diversity is the highest of any place on Earth, yet there are no salamanders. These biotic enigmas have inspired centuries of speculation relating to the mechanisms by which Madagascar's biota came to reside there. The two most probable causal factors are Gondwanan vicariance and/or Cenozoic dispersal. By reviewing a comprehensive sample of phylogenetic studies of Malagasy biota, we find that the predominant pattern is one of sister group relationships to African taxa. For those studies that include divergence time analysis, we find an overwhelming indication of Cenozoic origins for most Malagasy clades. We conclude that most of the present-day biota of Madagascar is comprised of the descendents of Cenozoic dispersers, predominantly with African origins.

Tests for incongruence as an indicator of among-data partition conflict have played an important role in conditional data combination. When such tests reveal significant incongruence, this has been interpreted as a rationale for not combining data into a single phylogenetic analysis. In this study of lorisiform phylogeny, we use the incongruence length difference (ILD) test to assess conflict among three independent data sets. A large morphological data set and two unlinked molecular data sets--the mitochondrial cytochrome b gene and the nuclear interphotoreceptor retinoid binding protein (exon 1)--are analyzed with various optimality criteria and weighting mechanisms to determine the phylogenetic relationships among slow lorises (Primates, Loridae). When analyzed separately, the morphological data show impressive statistical support for a monophyletic Loridae. Both molecular data sets resolve the Loridae as paraphyletic, though with different branching orders depending on the optimality criterion or character weighting used. When the three data partitions are analyzed in various combinations, an inverse relationship between congruence and phylogenetic accuracy is observed. Nearly all combined analyses that recover monophyly indicate strong data partition incongruence (P = 0.00005 in the most extreme case), whereas all analyses that recover paraphyly indicate lack of significant incongruence. Numerous lines of evidence verify that monophyly is the accurate phylogenetic result. Therefore, this study contributes to a growing body of information affirming that measures of incongruence should not be used as indicators of data set combinability.

Abstract Accurately reconstructing the reticulate histories of polyploids remains a central challenge for understanding plant evolution. Although phylogenetic networks can provide insights into relationships among polyploid lineages, inferring networks may be hindered by the complexities of homology determination in polyploid taxa. We use simulations to show that phasing alleles from allopolyploid individuals can improve inference of phylogenetic networks under the multispecies coalescent. Phased allelic data can also improve divergence time estimates for networks, which is helpful for evaluating allopolyploid speciation hypotheses and proposing mechanisms of speciation. To achieve these outcomes in empirical data, we present a novel pipeline that leverages a recently developed phasing algorithm to reliably phase alleles from polyploids. This pipeline is especially appropriate for target enrichment data, where depth of coverage is typically high enough to phase entire loci. We provide an empirical example in the North American Dryopteris fern complex that demonstrates insights from phased data as well as the challenges of network inference. We establish that our pipeline (PATÉ: Phased Alleles from Target Enrichment data) is capable of recovering a high proportion of phased loci from both diploids and polyploids. These data may improve network estimates compared to using haplotype consensus assemblies by accurately inferring the direction of gene flow, but statistical identifiability of phylogenetic networks poses a barrier to inferring the evolutionary history of reticulate complexes.

Abstract The Central Highland Plateau of Madagascar is largely composed of grassland savanna, interspersed with patches of closed-canopy forest. Conventional wisdom has it that these grasslands are anthropogenic in nature, having been created very recently via human agricultural practices. Yet, the ancient origins of the endemic grasses suggest that the extensive savannas are natural biomes, similar to others found around the globe. We use a phylogeographic approach to compare these two competing scenarios. By sampling multiple populations of Goodman’s mouse lemur ( Microcebus lehilahytsara ), a small-bodied nocturnal primate, we reconstruct the phylogeographic and demographic history of these “environmental metronomes” to estimate the time at which their populations diverged, and thus proximally, when their habitats would have become fragmented. We applied coalescent methods to RADseq data to infer phylogenetic relationships, population structure, and migration corridors among sampling sites. These analyses indicate that forest fragmentation occurred rapidly during a period of decreased precipitation near the last glacial maximum and would have affected both the Central Highlands and eastern forests. Though there is clear genomic structure separating the populations of the Central Highland from those of the eastern rainforests, there is also evidence of historical migration between them. Findings support the hypothesis that the Central Highland savanna predates human arrival, indicating that it is a natural landscape that has long impacted the population dynamics of Goodman’s mouse lemur, and by extension, other forest-dwelling organisms in Madagascar.

Abstract In the past decade, several studies have estimated the human per-generation germline mutation rate using large pedigrees. More recently, estimates for various non-human species have been published. However, methodological differences among studies in detecting germline mutations and estimating mutation rates make direct comparisons difficult. Here, we describe the many different steps involved in estimating pedigree-based mutation rates, including sampling, sequencing, mapping, variant calling, filtering, and how to appropriately account for false-positive and false-negative rates. For each step, we review the different methods and parameter choices that have been used in the recent literature. Additionally, we present the results from a “Mutationathon”, a competition organized among five research labs to compare germline mutation rate estimates for a single pedigree of rhesus macaques. We report almost a two-fold variation in the final estimated rate among groups using different post-alignment processing, calling, and filtering criteria and provide details into the sources of variation across studies. Though the difference among estimates is not statistically significant, this discrepancy emphasizes the need for standardized methods in mutation rate estimations and the difficulty in comparing rates from different studies. Finally, this work aims to provide guidelines for computational and statistical benchmarks for future studies interested in identifying germline mutations from pedigrees.

Abstract Primates have long been a test case for the development of phylogenetic methods for divergence time estimation. Despite a large number of studies, however, the timing of origination of crown Primates relative to the K-Pg boundary and the timing of diversification of the main crown groups remain controversial. Here we analysed a dataset of 372 taxa (367 Primates and 5 outgroups, 61 thousand base pairs) that includes nine complete primate genomes (3.4 million base pairs). We systematically explore the effect of different interpretations of fossil calibrations and molecular clock models on primate divergence time estimates. We find that even small differences in the construction of fossil calibrations can have a noticeable impact on estimated divergence times, especially for the oldest nodes in the tree. Notably, choice of molecular rate model (auto-correlated or independently distributed rates) has an especially strong effect on estimated times, with the independent rates model producing considerably more ancient estimates for the deeper nodes in the phylogeny. We implement thermodynamic integration, combined with Gaussian quadrature, in the program MCMCTree, and use it to calculate Bayes factors for clock models. Bayesian model selection indicates that the auto-correlated rates model fits the primate data substantially better, and we conclude that time estimates under this model should be preferred. We show that for eight core nodes in the phylogeny, uncertainty in time estimates is close to the theoretical limit imposed by fossil uncertainties. Thus, these estimates are unlikely to be improved by collecting additional molecular sequence data. All analyses place the origin of Primates close to the K-Pg boundary, either in the Cretaceous or straddling the boundary into the Palaeogene.

Abstract Despite being one of the most fundamental biological processes, the process of speciation remains poorly understood in many groups of organisms. Mouse lemurs are a species-rich genus of small primates endemic to Madagascar, whose diversity has only recently been uncovered using genetic data and is primarily found among morphologically cryptic, allopatric populations. To assess to what extent described species represent reproductively isolated entities, studies are needed in areas where mouse lemur taxa come into contact. Hybridization has previously been reported in a contact zone between two closely related mouse lemur species ( Microcebus murinus and M. griseorufus ) based on microsatellite data. Here, we revisit this system using RADseq data for populations in, near, and far from the contact zone, including many of the individuals that had previously been identified as hybrids. Surprisingly, we find no evidence for admixed nuclear ancestry in any of the individuals. Re-analyses of microsatellite data and simulations suggest that previously inferred hybrids were false positives and that the program NewHybrids can be particularly sensitive to erroneously inferring hybrid ancestry. Using coalescent-bases analyses, we also show an overall lack of recent gene flow between the two species, and low levels of ancestral gene flow. Combined with evidence for local syntopic occurrence, these data indicate that M. murinus and M. griseorufus are reproductively isolated. Finally, we estimate that they diverged less than a million years ago, suggesting that completion of speciation is relatively rapid in mouse lemurs. Future work should focus on the underpinnings of reproductive isolation in this cryptic primate radiation, which are mostly unknown. Our study also provides a cautionary tale for the inference of hybridization with microsatellite data.

Abstract No endemic Madagascar animal with body mass >10 kg survived a relatively recent wave of extinction on the island. From morphological and isotopic analyses of skeletal ‘subfossil’ remains we can reconstruct some of the biology and behavioral ecology of giant lemurs (primates; up to ~160 kg), elephant birds (up to ~860 kg), and other extraordinary Malagasy megafauna that survived well into the past millennium. Yet much about the evolutionary biology of these now extinct species remains unknown, along with persistent phylogenetic uncertainty in some cases. Thankfully, despite the challenges of DNA preservation in tropical and sub-tropical environments, technical advances have enabled the recovery of ancient DNA from some Malagasy subfossil specimens. Here we present a nuclear genome sequence (~2X coverage) for one of the largest extinct lemurs, the koala lemur Megaladapis edwardsi (~85kg). To support the testing of key phylogenetic and evolutionary hypotheses we also generated new high-coverage complete nuclear genomes for two extant lemur species, Eulemur rufifrons and Lepilemur mustelinus , and we aligned these sequences with previously published genomes for three other extant lemur species and 47 non-lemur vertebrates. Our phylogenetic results confirm that Megaladapis is most closely related to the extant Lemuridae (typified in our analysis by E. rufifrons ) to the exclusion of L. mustelinus , which contradicts morphology-based phylogenies. Our evolutionary analyses identified significant convergent evolution between M. edwardsi and extant folivorous primates (colobine monkeys) and ungulate herbivores (horses) in genes encoding protein products that function in the biodegradation of plant toxins and nutrient absorption. These results suggest that koala lemurs were highly adapted to a leaf-based diet, which may also explain their convergent craniodental morphology with the small-bodied folivore Lepilemur .

Mouse lemurs (genus Microcebus) are a clade of approximately 26 named species of small, nocturnal primates endemic to Madagascar. The genus radiated one to ten million years ago and is morphologically cryptic, with most species having been named within the past 20 years largely based on phylogenetic analysis of short fragments of mitochondrial data. More recent work has been focused on revisiting species designations with autosomal nuclear data using more sophisticated statistical approaches. The order of speciation events in Microcebus remains contentious, particularly with regard to the placement of the M. ravelobensis clade. We investigated support for previous phylogenetic hypotheses based on available whole-genome assemblies from six species and an outgroup. We recovered over 4,000 one-to-one orthologs from these assemblies and used concatenation and coalescent species tree methods to evaluate if differences between previous studies were due to methodological differences or to limitations from too few loci. Observed gene tree discordance was high with patterns inconsistent with incomplete lineage sorting alone. Therefore, we estimated phylogenetic networks to investigate ancient introgression events that may explain observed gene tree distributions and previous phylogenetic conflicts. A network model, invoking some role for introgressive hybridization in the early evolution of Microcebus, better characterizes phylogenetic relationships than does any binary species tree. Our results provide insights into the biogeographic history of a threatened and diverse group of primates while also highlighting an important role for phylogenetic network methods in resolving cases of phylogenetic uncertainty.