重建族群歷史波動的方法：skyline-plot

以前不懂事的時候，參考著年代久遠的文獻，想找到利用DNA序列來推估某生物的歷史族群波動（historical population demography）的方法。早期會用neutrality test的正負值或是mismatch distribution analysis的波峰分布和數值來推斷，該生物族群過去是否經歷過族群擴張或衰減，雖然有其理論依據，但這些方法太過簡化，而無法貼近實際上可能更複雜的歷史族群波動。

近年來發展出考量參數較多且較有彈性的skyline-plot方法，先根據DNA序列alignment演算出序列的演化譜系（genealogy），再依據演化譜系推算出的族群波動歷史。Ho and Shapiro發表於2011年的一篇review，提供當時已有的skyline-plot方法的採樣策略、方法原理和準確度評估。分析兩種族群擴張情況產生的模擬序列，結果顯示Bayesian skyline plot方法的結果比較貼近模擬的族群波動。然而大多skyline-plot方法只能分析單一序列片段，由於不同的演化歷史會有差異，且以單一序列重建演化譜系的偏差較大，近年來更發展出可分析多個序列片段的extended bayesian skyline plot（文中未分析準確度），可減少重建演化譜系的偏差，理論上是更加準確。

完整內容請參考 Skyline-plot methods for estimating demographic history from nucleotide sequences

節錄轉載【2013回顧 PNAS十個細菌小故事】噬菌體：免疫系統最前線？

先感謝PanSci平台的創立，讓大眾能接觸到更多科學故事與觀點。前陣子讀到陳俊堯老師發表於的文章【2013回顧】PNAS 十個細菌小故事（上、下），噬菌體的研究讓我聯想到，同樣很會分泌黏液的軟體動物，或許也有對抗細菌的功能，先筆記起來。


以下節錄自陳俊堯老師發表於PanSci的文章【2013回顧】PNAS 十個細菌小故事

噬菌體：免疫系統最前線？

你一定知道，想要對付敵手的進攻，把它怕的東西抓來守大門就對了。

這篇研究講的就是這一個道理，可是它卻發生在一個我完全沒想到情境上。這實在是個太大膽的推論，忍不住要跟大家分享。故事起因於一群海洋病毒學家發現了一個現象：在海洋動物的黏液裡，有大量的噬菌體的基因出現。進一步比對發現從海葵多毛類到魚類人類都有這個現象。他們回實驗室用能分泌黏液的人類細胞株進行測試，發現這些細胞果然可以留住比較多的 T4 噬菌體。

為什麼呢？動物的黏液被認為只要用來對付外界微生物的屏障，為什麼和獵殺細菌的噬菌體有關？難道這樣可以用來對抗細菌的進攻嗎？他們在這些能分泌黏液的細胞上先加 T4 噬菌體附著在黏液裡，再加入大腸桿菌，結果發現因為噬菌體的關係，成功留在動物細胞上的細菌數量顯著變少。

這群研究人員證實了噬菌體可以利用外鞘蛋白裡 hoc 基因產物裡的類抗體區段(Ig-like domain)來和人類黏液蛋白(mucin)結合。接著他們遍尋前人的基因資料庫，發現類抗體區段的基因真的在各種黏液樣本裡出現的機率比較高。這下假設清楚了：動物黏液裡有大量黏液蛋白，而噬菌體的外鞘上有類抗體區段可以和黏液蛋白結合而被拉住。噬菌體長得像登月小艇，外鞘蛋白裡包著 DNA，用尾部感染細菌。黏液拉住了噬菌體的頭，把尾部朝向外面的敵人。如果有細菌膽敢進攻，一定會先接觸到噬菌體的尾部而被攻擊。雖然這個假設還有一些不確定的地方(請看這篇解析)，不過看起來是個相當可行的假設。我們動物是不是利用黏液來收編噬菌體，當做免疫系統的傭兵呢？

研究原文

Barr JJ, Auro R, Furlan M, Whiteson KL, Erb ML, Pogliano J, Stotland A, Wolkowicz R, Cutting AS, Doran KS, Salamon P, Youle M, Rohwer F. Bacteriophage adhering to mucus provide a non-host-derived immunity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Jun 25;110(26):10771-6. doi: 10.1073/pnas.1305923110.