De rode panda en Cserhati (5): de inleiding van het BMC Genomics artikel

Het artikel van Matyas Cerhatii in BMC Genomics heet: ‘A tail of two pandas— whole genome k-mer signature analysis of the red panda (Ailurus fulgens) and the Giant panda (Ailuropoda melanoleuca)’

Dit doet denken dat het artikel zowel over de rode panda als over de reuzenpanda zal gaan. Het abstract van Cserhatis artikel in BMC Genomics geeft een andere indruk:

Background: The red panda (Ailurus fulgens) is a riddle of morphology, making it hard to tell whether it is an ursid, a procyonid, a mustelid, or a member of its own family. Previous genetic studies have given quite contradictory results as to its phylogenetic placement.

Dit vertelt ons twee dingen: het artikel gaat over de rode panda Ailurus fulgens, en eigenlijk niet over de reuzenpanda Ailuropoda melanoleuca, en vermoedelijk krijgen we een genetische studie om een uitstaand morfologisch probleem op te lossen.

Figuur 1 de reuzenpanda Ailuropoda melanoleuca

 

Figuur 2 de rode panda Ailurus fulgens

In de inleiding van een artikel staat uitgebreider dan in het abstract wat het probleem is en ook wat er eerder over gezegd is.

 

1

Cserhati begint met te zeggen dat de reuzenpanda en de rode panda wel als verwante soorten beschouwd worden. Cserhti schrijft: ‘think’ niet ‘thought’.

Some researchers think Ailurus fulgens is a relative of the giant panda (Ailuropoda melanoleuca) based on several physical characteristics. These include an almost exclusive diet of bamboo (both species eat meat on occasion), and have an enlarged radial sesamoid bone, which they use to process bamboo [1, 2].

Wat zeggen de aangehaalde artikelen [1] en [2] over verwantschap tussen de twee panda's?

Het artikel [1], Flynn et al (2000), geeft een historisch overzicht van taxonomisch werk over de beide panda’s. De reuzenpanda hoort bij de familie beren, Ursidae, zoals op grond van de morfologie voorgesteld is door Davis (1964), op grond van immunologie door Sarich (1973), en op grond eiwitten, immunologie, chromosomen, en een grove maat voor DNA overeenkomst door O’Brien et al (1985). In 1985 werd de plaatsing van de reuzenpanda bij de beren als een groot succes voor de moleculaire methoden gezien. Na 1985 wordt de plaatsing van de reuzenpanda bij de beren als vaststaand aangenomen.

Bleef over de rode panda. Flynn et al (2000) noemen een aantal mogelijkheden voor plaatsing van de rode panda, ook in hun abstract:

       ... whether it should be placed with the bears (ursids), ...., raccoons                                        (procyonids), musteloids or as a monotypic lineage of uncertain phylogenetic affinities

Sommige van die voorstellen waren in 2000 al uit de roulatie, zoals de rode panda als zustergroep van de reuzenpanda (1943, 1982); of de rode panda als verwant van de beren ((1973, 1989, 1993, 1994). Flynn et al (2000) gaan daar niet verder op in: ze geven alleen een historisch overzicht, en in 2000 is verwantschap van reuzenpanda en rode panda moleculair gezien niet meer aan de orde.

Staat de verwantschap tussen rode panda en reuzenpanda dan in artikel [2], Hu et al (2017)? Het artikel van Hu et al (2017) gaat over convergentie tussen de rode panda en de reuzenpanda; met andere woorden, over hun overeenkomst in hun dieet van bamboe en hun overeenkomst in hun valse duim ondanks dat ze niet verwant zijn. Convergentie betekent overeenkomst maar nooit verwantschap. Hu et al (2017) schrijven:

The giant panda belongs to the family Ursidae, whereas the red panda belongs to the family Ailuridae within the superfamily Musteloidea.

In Hu et al (2017) staat dus met zoveel woorden dat de rode panda en de reuzenpanda niet verwant zijn, en ook waar de rode panda al minstens sinds 2000 geplaatst is, bij de Musteloidea.

Cserhati haalt hier zijn bronnen niet erg nauwkeurig aan.

 

2

Cserhati gaat verder met:

According to other opinions, A. fulgens has been classified as a member of the family Procyonidae (raccoons).

Hier staat geen verwijzing bij, maar bij Flynn et al (2000) komen we een aantal verwijzingen tegen, vanaf Geoffroy-Saint-Hilaire en Cuvier (1825) met “closely resembling a raccoon (procyonid)”. Bij die verwijzingen in Flynn et al (2000) blijkt dat er vaker gesproken wordt over wasbeer en rode panda als zustergroepen dan dat de rode panda binnen de familie wasberen Procyonidae zou vallen. Alleen Slattery et al (1995) komen tot de plaatsing van de rode panda binnen de wasbeerfamilie, in twee van hun drie analyses van het zelfde materiaal. In latere studies wordt niet meer gevonden dat de rode panda bij de familie van de wasberen zou horen. Flynn et al (2000) halen eerder werk van Flynn & Nedball (1998) aan: die plaatsten de rode panda bij de superfamilie Musteloidea, maar niet bij de wasberen Procyonidae. Ook Flynn et al (2000) komen uit op de superfamilie Musteloidea voor plaatsing van de familie Ailuridae. 

 

3

Nu zou het mogelijk zijn dat Cserhati met zijn citeren van Flynn et al (2000) ook de resultaten van Flynn et al (2000) direct mee nam. Cserhati gaat echter verder met

For example, Peng et al. classify A. fulgens either as a mustelid, placing them next to the American marten (Martes americana), or as a mephitid, next to the striped skunk (Mephitis mephitis).This was based on the analysis of 13 concatenated mitochondrial proteins, based on neighbor-joining (NJ) and maximum likelihood (ML) phylogenetic methods, respectively [7].

Peng et al (2007) gaat weer over de reuzenpanda, met een hele serie min of meer verwante soorten als achtergrond. Voor de superfamilie Musteloidea is er per familie een vertegenwoordiger: de rode panda voor zichzelf als familie Ailuridae, de wasbeer voor de Procyonidae, het gestreepte stinkdier voor de Mephitiden en de Amerikaanse marter voor de Mustelidae. Peng geeft twee analyses.

Dit is de NJ methode.

 

Figuur 3. Figuur 2A van Peng et al (2007) met rode panda als zustergroep van de Amerikaanse marter

Hier staat de rode panda als zustergroep van de Amerikaanse marter.  Aangezien er maar één soort van de familie Mustelidae is, kun je daaruit niet concluderen dat de rode panda tot de Mustelidae behoort: “classify A. fulgens ...  as a mustelid” is foutief.

Dit is de ML methode:

 

Figuur 4. Figuur 2B van Peng et al (2007) met rode panda en gestreept stinkdier als zustergroep

Hier staat de rode panda als zustergroep van het gestreepte stinkdier, maar aangezien er maar één soort van de familie Mephitidae is, kun je daaruit niet concluderen dat de rode panda tot de Mephitidae behoort: “classify A. fulgens ...  as a mephitid” is foutief. Het gaat om een basale fout in de redenering.

4

Cserhati gaat verder met:

Flynn et al. also found that A. fulgens is neither an ursid, nor a procyonid, nor a mephitid, but a mustelid [1].

Dat zijn de Flynn et al (2000), waar Cserhati de probleemstelling van geleend heeft. Flynn et al (2000) schrijven echter in hun abstract voor hun conclusie:

Combined phylogenetic analyses reject the hypotheses that the red panda is most closely related to the bears (ursids) or to the raccoons (procyonids). Rather, evidence from nucleotide sequences strongly support placement of the red panda within a broad Musteloidea (sensu lato) clade, including three major lineages (the red panda, the skunks [mephitids], and a clearly monophyletic clade of procyonids plus mustelids [Musteloidea sensu stricto, excluding skunks])

Flynn et al (2000) plaatsen de rode panda als familie Ailuridae in de superfamilie Musteloidea; de rode panda is een musteloid. Cserhati doet alsof Flynn et al de rode panda in de familie Mustelidae plaatsen; daarmee zou de rode panda een mustelid zijn.

Cserhati weet of begrijpt niet dat musteloid en mustelid twee heel verschillende betekenissen hebben. Een musteloid behoort bij de superfamilie Musteloidea. Een mustelid behoort bij de familie Mustelidae.

Een otter hoort bij de familie Mustelidae en is daarmee een mustelid; de familie Mustelidae hoort bij de superfamilie Musteloidea, en de otter is dus ook een musteloid. Een wasbeer hoort bij de familie Procyonidae, is een procyonid; de familie Procyonidae hoort bij de superfamilie Musteloidea, en een wasbeer is dus ook een musteloid. Een gestreept stinkdier hoort bij de familie Mephitidae, en is daarmee een mephitid; de familie Mephitidae hoort bij de superfamilie Musteloidea, en een gestreept stinkdier is dus ook een musteloid. De rode panda behoort bij de familie Ailuridae, en is daarmee een ailurid; de familie Ailuridae hoort bij de superfamilie Musteloidea, en de rode panda is dus ook een musteloid. Maar de rode panda is geen mustelid!

Flynn et al (2000) aanwrijven dat ze de rode panda een mustelid noemen laat grote onwetendheid van taxonomie bij Cserhati zien.

 

5

Cserhati gaat verder met:

Yu and Zhang studied introns 4 and 7 from the nuclear gene ß-fibrinogen (FGB) as well as the mitochondrial gene NADH dehydrogenase subunit 2 (ND2) in 17 species from the order Carnivora. In their results these researchers found that A. fulgens is most closely related to procyonids based on analysis of intron 4 of the FGB gene. But when intron 7 was analyzed, it clustered towards ursids. Classification based on the ND2 gene A. fulgens clustered with mustelids, but these results had poor bootstrapping support. When the two introns were combined with analysis of the genes IRBP and TTR, A. fulgens was closest to mustelids [9].

Cserhati geeft aan dat de resultaten van Yu & Zhang (2006) verschillen per intron.

Figuur 5 Figuur 1 vanYu & Zhang (2006): resultaten intron 4

In tegenstelling tot wat Cserhati zegt, geeft Yu & Zhangs figuur 1 met de resultaten van nuclear b-fibrinogen intron 4 dat de rode panda de zustergroep is van Procynoidae + Mustelidae (aangegeven in de figuur als Musteloidea sensu stricto). In de layout staat de rode panda direct naast de Procyonidae, maar dat is alleen de lay-out van de figuur.

Figuur 6. Figuur 3 van Yu & Zhang (2006): resultaten ND2 gen

In Yu & Zhangs figuur 3, het ND2 gen, is de rode panda weer de zustergroep is van Procynoidae + Mustelidae (de Musteloidea sensu stricto). In de layout staat de rode panda direct naast de Mustelidae, maar dat is alleen de lay-out van de figuur.

Figuur 7. Figuur 4 van Yu & Zhang (2006): gecombineerde analyse

In Yu & Zhangs figuur 4, de analyse met de combatie (IRBP, TTR, b-fibrinogen intron 4 en 7 sequence data) is de rode panda weer de zustergroep van Procynoidae + Mustelidae (Musteloidea sensu stricto). In de layout staat de rode panda direct naast de Mustelidae, maar dat is alleen de lay-out van de figuur.

Cserhati verwart drie keer de lay-out van de fylogenetische boom met de indeling volgens de fylogenetische boom. Dat is nogal een elementaire fout.

 

6

Cserhati gaat verder met:

Sato et al. …. , and found that A. fulgens clusters together with procyonids and mustelids, and not with mephitids (skunks and stink badgers) [10].

Sato et al (2009) vonden dat de rode panda de zustergroep is van de Musteloidea sensu stricto, dus van de wasbeerfamilie Procyonidae en de marterfamilie Mustelidae samen. Dit niet op grond van clustering, maar met Bayesian analysis.

 

7

Cserhati gaat verder met

Intron analysis is useful, since these sequences are not under selection pressure. An analysis of 22 Kbp of nuclear intron sequences from 16 carnivore species groups A. fulgens with Musteloidea sensu stricto (Mustelidae+ Procyonidae) to the exclusion of mephitids [Yu et al 2011]. These results, however, contradict results coming from mtDNA analyses [DeLisle et al 2005].

Vergelijk de tekst in Yu et al (2011):

Phylogenetic analyses of the more than 22 kb data set of noncoding intron DNA provided unambiguously strong support for the grouping of Musteloidea sensu stricto and Ailuridae to the exclusion of Mephitidae. … This result is in contradiction to the mt studies (Ledje and Arnason 1996a, b; Delisle and Strobeck 2005; Arnason et al. 2007), but in agreement with the nuclear studies (Fulton and Strobeck 2006; Sato et al. 2009).

Yu et al (2011) wordt letterlijk gevolgd in Cserhati’s tekst. Cserhati doet niets met dit klassieke resultaat.

 

Samenvatting:

Deze inleiding is geschreven door iemand zonder achtergrond in taxonomie en fylogenie. Als gevolg daarvan zijn er grove fouten in taxonomie en fylogenie. Het overnemen van abstract en historisch deel inleiding van Flynn et al (2000) als probleemstelling in 2021 laat ook geen bekendheid met het onderwerp ‘rode panda’ of het onderwerp ‘fylogenie’ zien. Ook heeft Cserhati een beperkt overzicht over de literatuur. De aangehaalde artikelen over fylogenie zijn minstens 10 jaar oud – nieuwere ontbreken. Ook ontbreken in de literatuurlijst vaak aangehaalde artikelen als Flynn et al (2005) met 253 citaties, Eizirik et al (2010) met 142 citaties of Law et al (2018) met 42 citaties. 

Cserhati geeft de resultaten van Flynn et al (2000), Peng et al (2017), Yu en Zhang (2006) verkeerd weer. Dit laat elementaire onbekendheid met taxonomie en met het indelen van soorten op grond van moleculaire gegevens zien. 

Flynn et al (2000), Yu en Zhang (2006), Sato et al (2009) en Yu et al (2011) geven de families Procyonidae en Mustelidae als zustergroep van elkaar, samen wel Musteloidea sensu stricto genoemd. Bovendien geven alle genoemde artikelen de Musteloidea als superfamilie met de vier families Ailuridae, Mephitidae, Procyonidae en Mustelidae. Ook voor Cserhati had de vraag dus moeten zijn wat de onderlinge volgorde van de Ailuridae, de Mephitidae en de Musteloidea sensu stricto is binnen de Musteloidea sensu lato.

 

 Literatuur:

Cserhati, M., 2021, A tail of two pandas – whole genome k-mer signature analysis of the red panda (Ailurus fulgens) and the Giant panda (Ailuropoda melanoleuca), BMC Genomics 22: 228

Davis, D. D. (1964). The giant panda: A morphological study of evolutionary mechanisms. Fieldiana Zool. Mem. 3: 1–339.

Sarich, V. (1973) The Giant Panda is a Bear. Nature 245: 218–220. 

O'Brien, S., Nash, W., Wildt, D. et al. A molecular solution to the riddle of the giant panda's phylogeny. Nature 317, 140–144 (1985).

Peng R, Zeng B, Meng X, Yue B, Zhang Z, Zou F. The complete mitochondrial genome and phylogenetic analysis of the giant panda (Ailuropoda melanoleuca). Gene. 2017;397:76–83.

Yu, L., Zhang, Yp. Phylogeny of the caniform carnivora: evidence from multiple genes. Genetica 127, 65–79 (2006). 

Sato JJ, Wolsan M, Minami S, Hosoda T, Sinaga MH, Hiyama K. Deciphering and dating the red panda's ancestry and early adaptive radiation of Musteloidea. Mol Phylogenet Evol. 2009;53(3):907–22. 

Yu L, Luan PT, Jin W, Ryder OA, Chemnick LG, Davis HA, Zhang YP. .Phylogenetic utility of nuclear introns in interfamilial relationships of Caniformia (order Carnivora). Syst Biol. 2011;60(2):175–87.

Delisle I, & Strobeck C. A phylogeny of the Caniformia (order Carnivora) based on 12 complete protein-coding mitochondrial genes. Mol Phylogenet Evol. 2005;37(1):192–201

Flynn, J. J.; Finarelli, J. A.; Zehr, S.; Hsu, J. & Nedbal, M. A. (2005). Molecular phylogeny of the Carnivora (Mammalia): Assessing the impact of increased sampling on resolving enigmatic relationships. Systematic Biology. 54: 317–337. 

Law, C. J.; Slater, G. J. & Mehta, R. S. (2018). Lineage Diversity and Size Disparity in Musteloidea: Testing Patterns of Adaptive Radiation Using Molecular and Fossil-Based Methods. Systematic Biology. 67: 127–144. 

Eizirik, E., W.J. Murphy, K.P. Koepfli, W.E. Johnson, J.W. Dragoo, R.K.Wayne, en S.J. O’Brien (2010). Pattern and timing of the diversification of the mammalian order Carnivora inferred from multiple nuclear gene sequences. Molecular Phylogenetics and Evolution 56: 49-63.