研究背景

生物类群的历史分异时间一直是生物学研究的基础和热点问题。但由于逝去历史的诸多不确定性，如何准确推断分异时间长期以来也面临各种挑战。伴随分子数据的涌现、化石信息的积累、以及演化模型 (如分子钟) 的发展，贝叶斯定年法近些年得到了广泛关注和应用。该方法将置换模型、演化速率、类群分异过程等纳入一个整体的统计学分析框架中，将化石信息纳入先验模型，从而估算类群的绝对历史分异时间。
        常用的贝叶斯定年方法可以分为两类，一类是节点定年 (node dating)，另一类是支端定年 (tip dating)，其主要区别在于如何利用化石的信息。节点定年法把化石信息转化为概率分布来校准系统发生树上的部分内部节点，继而估计其它内部节点的分异时间 (e.g., Drummond et al., 2006)。这一类方法通常应用于仅包含现生类群的分析。支端定年法则直接利用化石信息，把化石和现生类群同时作为系统发生树的支端进行分析，从而估计树中内部节点的分异时间 (Pyron, 2011; Ronquist et al., 2012)。
        支端定年相比节点定年在理论方面存在诸多优势。比如：首先，支端定年可以充分利用化石和现生类群的形态数据，从而可以开展全证据支端定年 (total-evidence tip dating) 分析。由于一般无法获得化石的分子数据，因此化石的系统发生位置由形态数据决定。其次，支端定年可以潜在利用与所研究类群相关的所有化石记录，无需像节点定年仅挑选与某节点有关的最古老的化石记录。第三，支端定年只需根据化石自身年代信息设置时间校准先验，无需对某节点的历史分异时间特别挑选统计分布以描述其时间先验。特别伴随描述类群分异及化石采样过程的石化生灭过程 (fossilized birth-death process, FBD) 模型的提出 (Stadler, 2010)，支端定年得到了广泛应用。具体分析还可根据实际情况针对各历史时间段设置不同分异和采样速率，以及根据现生类群取样情况设置多样化采样策略等 (Gavryushkina et al., 2014; Zhang et al., 2016)。多项研究提示：贝叶斯支端定年在推断类群历史分异时间方面具有良好的准确性和精确性 (如Gavryushkina et al., 2014; Zhang et al., 2016; Luo et al., 2020)。
        借助BEAST 2 软件包 (Bouckaert et al., 2019) 及Tracer (Rambaut et al., 2018)、FigTree (http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/) 等软件，本文将展示贝叶斯支端定年的基本操作步骤和要点信息。

仪器设备

BEAST 2、Tracer、Figtree在Windows、Linux、macOS等主流计算机操作系统下均可运行，界面基本一致。由于篇幅所限，本文仅展示macOS Big Sur (11.0.1) 系统下的操作界面和流程。

软件版本信息及下载地址

BEAST是根据马尔可夫链蒙特卡罗 (MCMC) 算法开展贝叶斯进化分析的开源免费软件。其虽然主要用于推断生物类群的历史分异时间，但也可以用于构建系统发生树、重建类群祖先性状、估计种群大小、实施模型选择等等 (Bouckaert et al., 2019)。和BEAST 1不同，BEAST 2采用崭新的架构编写，突出模块化，可以通过加载模块或软件包从而拥有多种功能。BEAST 2软件包中除主要实施MCMC分析的BEAST程序外，还拥有BEAUti、LogComiber、TreeAnnotator等多个程序可以在前期参数设置、后期数据整理等方面提供帮助。
        BEAST 2软件包可以从官方网站https://www.beast2.org下载最新版本。其安装步骤请参照下载文件夹中的README.txt文件。本文采用撰写时的最新版本BEAST v.2.6.3。BEAST 2的正常运行依赖于Java v8或更高版本。因此，需首先安装Java以保证BEAST 2的正常运行。Tracer和FigTree在本文用于将BEAST分析结果可视化，从而易于对结果进行判定和解析。其分别可以从https://www.beast2.org/tracer-2/和http://tree.bio.ed.ac.uk/software/figtree/下载最新版本。本文采用Tracer v1.7.1和FigTree v1.4.4。

实验步骤