文献翻译1——Hill numbers在基于DNA的多样性分析中的应用指南

• 英文题目：A guide to the application of Hill numbers to DNA‐based diversity analyses

• 中文题目：Hill numbers在基于DNA的多样性分析中的应用指南

• 摘要：随着DNA测序技术的发展，我们测定生物多样性的方式正在发生翻天覆地的变化（a radical shift）。人们也越来越意识到，有必要在统一的统计框架基础上，采用直观有意义的多样性测量方法。这篇文章的目的是为大家提供一个实施多样性评估的指南，将围绕Hill numbers开发的一般统计框架用于分析基于DNA测序技术的系统（例如饮食、微生物组和生态系统多样性）。具体来说，我们讨论了（a）基于DNA的方法来定义测量多样性的类型（the DNA‐based approaches for defining the types upon which diversity is measured），（b）怎么确定各个类型的权重（how to weight the importance of each type），（c）基于丰度的方法与基于发生率的方法之间的差异（the differences between abundance‐based versus incidence‐based approaches），（d）系统发育信息在多样性测量中的应用（the implementation of phylogenetic information into diversity measurement）（e）等级的/层级多样性划分（hierarchical diversity partitioning），（f）非相似性和重叠测定（dissimilarity and overlap measurement）以及（g）如何处理零膨胀、不足和有偏倚的数据（how to deal with zero‐inflated, insufficient and biased data）。所有步骤均用真实数据再现，还提供了一步一步的bash和R脚本，从而能够直接实现所解释的过程。

• 英文关键词：beta diversity, biodiversity, dissimilarity coefficients, diversity partitioning, metabarcoding, niche breadth, niche overlap, numbers equivalents, phylodiversity

• 中文关键词：β多样性，生物多样性，不相似系数，多样性划分、宏条形码、生态位宽度、生态位重叠、数量等价性、系统多样性

1 引言（缩略精华版）

• 学者们经常需要定量不同的系统之间有多么不一样，例如当他们在评估生态系统功能或者测定任何物种的生态位宽度的时候就会有这种需求。上世纪，为了定量两个不同的生态系统的差异究竟多大，学者们开发了多种基于统计学的方法和工具，包括Shannon index (Shannon, 1948), Rao's quadratic entropy (Rao, 1982), Pianka's niche overlap (Pianka, 1974) 和 Unifrac distances。

• 无论采用何种具体方法，研究人员在分析时生物系统的多样性时至少需要做出四个基本选择。第一，他们必须确定能够用于测量多样性的单元（unit或types），该单元必须拥有在生物学上相似的实体。传统上，群落生态学家使用taxonomic species来测算多样性，但是随着分子技术的发展和应用，学者们不再以此为准则。第二，必须要决定是否把这些types的多少考虑进去，只考虑其出现或缺失就= incidence，如果考虑其数量就是=abundance，后者的情况下，还需要决定优势者和稀有者的权重问题。第三，研究人员需要决定检测到的生物的系统发育或者说生物间的ecological—relations是否被计算到多样性里。第四，需要合理地评估得到的数据是否能够代表我们研究的生物学系统，如果必要的话，采取措施去矫正biases。

• 研究人员要想做出正确的选择，必须知道基本的概念还有现有不同计算方法间的差别。鉴于可用的度量标准过多，而且由于系统发育等复杂属性的加入增加了抽象程度，人们越来越意识到有必要实施具有直观意义的多样性度量标准，而不是抽象的指数，因为后者很容易被误用和误读。Hill numbers提供了一个强有力且灵活的general statistical framework，通过测定（measurement）,估计（estimation）， 分割（partitioning）和比较comparison 多样性，去解决分子生态学家试图回答的一系列科学问题。本文基于Hill numbers，用DNA测序技术分析系统的多样性。

未完待续