Partitioning and Combining Data in Phylogenetic Analysis Get access J. J. Bull, J. J. Bull 2Department of Zoology, University of TexasAustin, Texas 78712, USA Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar John P. Huelsenbeck, John P. Huelsenbeck 2Department of Zoology, University of TexasAustin, Texas 78712, USA Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Clifford W. Cunningham, Clifford W. Cunningham 2Department of Zoology, University of TexasAustin, Texas 78712, USA Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar David L. Swofford, David L. Swofford 3Department of laboratory of Molecular Systematics, MRC 534, Smithsonian InstitutionWashington, D.C. 20560, USA Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Peter J. Waddell Peter J. Waddell 4Department of Plant Biology, Massey UniversityPalmerston North, New Zealand Search for other works by this author on: Oxford Academic PubMed Google Scholar Systematic Biology, Volume 42, Issue 3, September 1993, Pages 384–397, https://doi.org/10.1093/sysbio/42.3.384 Published: 01 September 1993 Article history Received: 25 January 1993 Accepted: 17 May 1993 Published: 01 September 1993

THERE are several sex determining mechanisms which produce two sexes in a population (dioecy or gonochorism)1–5. In many of these, the offspring's sex is determined at or before conception, as in male or female heterogamety. In several organisms, however, the offspring's sex is determined later than conception, by some environmental influence upon the offspring. We consider here why these environmental mechanisms have been maintained; that is, why have they not been replaced with an alternative system that determines sex at conception? We propose that labile sex determination (not fixed at conception) is favoured by natural selection when an individual's fitness (as a male or female) is strongly influenced by environmental conditions and where the individual has little control over which environment it will experience. Our argument also applies to sex expression in hermaphrodites6,7.

The existence of co-operation between species has been cast as a problem to the selfish-gene view of evolution: why does co-operation persist, when it would seem that individual selection should favor the unco-operative individual who exploits the co-operative tendencies of its partner and gives nothing in return? The recent literature has emphasized one type of model as underlying the evolution and stability of interspecific co-operation, which we term the "partner-fidelity" model, and which is typified by the game theory model known as the iterated Prisoner's Dilemma game. Under this mechanism, individuals are associated with the same partner(s) during an indefinite sequence of interactions. Individuals who at any time fail to co-operate with their partner can be penalized by those same partners in subsequent trials, hence the co-operation can be evolutionarily stable. Many examples of biological co-operation that have been offered appear to conform to this model. However, a few examples appear instead to fit a different and unrecognized mechanism, termed "partner-choice". Under partner-choice, individuals are associated for just one interaction, but an asymmetry enables one member to differentially reward co-operative vs. unco-operative partners in advance of any possible exploitation. Possible examples of co-operation maintained through partner-choice mechanisms are provided by the yucca/yucca moth system and the fig/fig wasp system.

Abstract Replicate lineages of the bacteriophage ϕX 174 adapted to growth at high temperature on either of two hosts exhibited high rates of identical, independent substitutions. Typically, a dozen or more substitutions accumulated in the 5.4-kilobase genome during propagation. Across the entire data set of nine lineages, 119 independent substitutions occurred at 68 nucleotide sites. Over half of these substitutions, accounting for one third of the sites, were identical with substitutions in other lineages. Some convergent substitutions were specific to the host used for phage propagation, but others occurred across both hosts. Continued adaptation of an evolved phage at high temperature, but on the other host, led to additional changes that included reversions of previous substitutions. Phylogenetic reconstruction using the complete genome sequence not only failed to recover the correct evolutionary history because of these convergent changes, but the true history was rejected as being a significantly inferior fit to the data. Replicate lineages subjected to similar environmental challenges showed similar rates of substitution and similar rates of fitness improvement across corresponding times of adaptation. Substitution rates and fitness improvements were higher during the initial period of adaptation than during a later period, except when the host was changed.

The climatic and biotic conditions at any geographic location will change through time, for example, because of the advance of glaciers. If it is to avoid extinction, a species adapted to a moving habitat must either track its habitat spatially, or adapt genetically to the new environmental conditions. These processes of migration and evolution are important in determining continental biogeographic patterns. We develop a model to explore the relative contributions of adaptation and dispersal as alternative mechanisms whereby a population can respond to changing environmental conditions. In our model the environment to which the species is adapted moves across the landscape at a constant velocity, and a quantitative trait determines each individual's fitness as a function of the local environmental conditions. Local populations are allowed to adapt genetically to the environmental conditions at each point in space, so that a cline develops in the quantitative character. We find that if the rate of environmental movement is slow, the species will track its environment across space, otherwise it will go extinct. Additionally, the higher the genetic variance in the character, the easier it is for the species to maintain itself in a moving environment. Our results generalize previous models that predict a critical patch size of suitable habitat necessary for population persistence.

The sex of hatchling map turtles is determined by incubation temperature of eggs in the laboratory as well as in nature. Temperature controls sex differentiation rather than causing a differential mortality of sexes. Temperature has no effect on sex determination in a soft-shelled turtle.

Abstract Genetic engineering combined with CRISPR technology has developed to the point that gene drives can, in theory, be engineered to cause extinction in countless species. Success of extinction programs now rests on the possibility of resistance evolution, which is largely unknown. For CRISPR technology, resistance may take many forms, from mutations in the nuclease target sequence to specific types of non-random population structures that limit the drive. We develop mathematical models of various deviations from random mating to consider escapes from extinction-causing gene drives. We use a version of Maynard Smith’s haystack model to show that population structure can enable drive-free subpopulations to be maintained against gene drives. Our main emphasis, however, is sib mating in the face of recessive-lethal and Y-chromosome drives. Sib mating easily evolves in response to both kinds of gene drives and maintains mean fitness above 0, with equilibrium fitness depending on the level of inbreeding depression. Environmental determination of sib mating (as might stem from population density crashes) can also maintain mean fitness above 0. Translation of mean fitness into population size depends on ecological details, so understanding mean fitness evolution and dynamics is merely the first step in predicting extinction. Nonetheless, these results point to possible escapes from gene drive-mediated extinctions that lie beyond the control of genome engineering.

Abstract Background The host ranges of individual phages tend to be narrow, yet many applications of phages would benefit from expanded host ranges. Empirical methods have been developed to direct the evolution of phages to attack new strains, but the methods have not been evaluated or compared for their consequences. In particular, how do different methods favor generalist (broad host range) phages over specialist phages? All methods involve exposing phages to two or more novel bacterial strains, but the methods differ in the order in which those hosts are presented through time: Parallel presentation, Sequential presentation, and Mixed presentation. Methods We use a combination of simple analytical methods and numerical analyses to study the effect of these different protocols on the selection of generalist versus specialist phages. Results The three presentation protocols have profoundly different consequences for the evolution of generalist versus specialist phages. Sequential presentation favors generalist almost to the exclusion of specialists, whereas Parallel presentation does the least so. However, other protocol attributes (e.g. the nature of dilution between transfers of phages to new cultures) also have effects on selection and phage maintenance. It is also noted that protocols can be designed to enhance recombination to augment evolution and to reduce stochastic loss of newly-arisen mutants.