Arbre

Un arbre est un graphe ramifié qui représente des relations entre objets. En biologie évolutive, un arbre phylogénétique formule une hypothèse sur les relations de parenté entre taxons, séquences ou individus. Les extrémités, ou feuilles, sont reliées par des branches et des nœuds ; leur ordre vertical ou leur proximité visuelle ne mesure pas à lui seul leur parenté.

Lecture phylogénétique

Dans un arbre bifurquant enraciné, un nœud interne représente l’ancêtre commun hypothétique des lignées descendantes et leur divergence. Deux groupes sont plus étroitement apparentés s’ils partagent un ancêtre commun plus récent. Tourner les branches autour d’un nœud ne change pas la topologie, et un clade comprend un ancêtre et tous ses descendants.

La racine donne une direction aux relations de descendance ; un arbre non enraciné représente des séparations sans préciser l’ordre des divergences. La longueur des branches peut représenter une quantité de changement, une durée ou n’avoir aucune échelle : son interprétation dépend de la légende et de la méthode d’inférence. Un cladogramme met surtout l’accent sur la topologie et ne comporte pas nécessairement un axe chronologique.

Limites

L’arbre dépend des caractères ou séquences, du modèle, de la méthode d’inférence et de l’échantillonnage. Bootstrap, probabilités postérieures et autres valeurs de support n’ont pas la même interprétation et ne mesurent pas une certitude absolue. Un arbre de gènes peut aussi différer de l’histoire des espèces. Hybridation, recombinaison, transfert horizontal ou tri incomplet des lignées peuvent nécessiter plusieurs arbres ou une représentation en réseau.

Une branche terminale ne représente pas nécessairement une espèce : elle peut correspondre à un individu, un gène ou une séquence consensus. Lire les unités effectivement analysées précède donc toute conclusion sur les espèces. Un arbre enraciné sur un groupe externe utilise aussi une hypothèse sur sa position ; une racine choisie autrement peut changer l’interprétation de l’histoire évolutive tout en laissant les séparations non enracinées identiques.

Un nœud à plusieurs branches peut traduire une divergence simultanée supposée ou, plus souvent, une résolution insuffisante. Ces interprétations ne sont pas interchangeables. Le support d’un regroupement et la longueur de sa branche apportent également des informations distinctes.