Evolution of influenza viruses is a highly complex process that is still poorly understood. Multiyear persistence of similar variants and accumulating evidences of existence of multigenic traits indicates that influenza viruses operate as integrated units and not only as sets of distinct genes. However, there is still no consensus on whether it is the case, and to what extent. One of the main problems is the lack of framework for analyzing and interpreting large body of available high dimensional genomic, clinical and epidemiological data. By reducing dimensionality of data we intend to show whether in addition to gene-centric selective pressure, the evolution of influenza RNA segments is also shaped by their mutual interactions. Therefore, we will analyze how different complexity/entropy measures (Shannon entropy, topological entropy and Lempel–Ziv complexity) can be used to study evolution of nucleotide segments of different influenza subtypes, while reducing data dimensionality. We show that, at the nucleotide level, multiyear clusters of genome-wide entropy/complexity correlations emerged during the H1N1 pandemic in 2009. Our data are the first empirical results that indirectly support the suggestion that a component of influenza evolutionary dynamics involves correlation between RNA segments. Of all used complexity/entropy measures, Shannon entropy shows the best correlation with epidemiological data.

中文翻译：

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从不同复杂度测量的角度看流感 A 核苷酸片段的演变

流感病毒的进化是一个高度复杂的过程，目前仍知之甚少。类似变体的多年持续存在和多基因特征存在的积累证据表明，流感病毒作为一个完整的单元运作，而不仅仅是作为一组不同的基因。但是，对于是否是这样，以及在多大程度上，仍然没有达成共识。主要问题之一是缺乏用于分析和解释大量可用的高维基因组、临床和流行病学数据的框架。通过降低数据的维度，我们打算显示除了以基因为中心的选择压力之外，流感 RNA 片段的进化是否也受到它们相互相互作用的影响。因此，我们将分析不同的复杂度/熵如何衡量（香农熵，拓扑熵和 Lempel-Ziv 复杂度）可用于研究不同流感亚型的核苷酸片段的进化，同时降低数据维数。我们表明，在核苷酸水平上，2009 年 H1N1 流感大流行期间出现了多年的全基因组熵/复杂性相关性集群。我们的数据是第一个间接支持流感进化动力学的一个组成部分涉及 RNA 之间相关性的实证结果。段。在所有使用的复杂性/熵度量中，香农熵显示出与流行病学数据的最佳相关性。在 2009 年 H1N1 流感大流行期间出现了多年的全基因组熵/复杂性相关性集群。我们的数据是第一个间接支持流感进化动力学的一个组成部分涉及 RNA 片段之间相关性的建议的实证结果。在所有使用的复杂性/熵度量中，香农熵显示出与流行病学数据的最佳相关性。在 2009 年 H1N1 流感大流行期间出现了多年的全基因组熵/复杂性相关性集群。我们的数据是第一个间接支持流感进化动力学的一个组成部分涉及 RNA 片段之间相关性的建议的实证结果。在所有使用的复杂性/熵度量中，香农熵显示出与流行病学数据的最佳相关性。