ゲノムデータと種分化モデルの統合： 新種形成を促進する形質の特定へ

• Project/Area Number: 17J01380
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 山口 諒 首都大学東京, 理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 種分化 / 数理モデル / 絶滅 / 系統間比較

Outline of Annual Research Achievements

[1] 種分化における生態要因の貢献度を定量化する理論研究
適応度地形理論に基づいた確率シミュレーションを行い、環境変化速度が速い状況や、より長期間の適応プロセスを経た集団間において、交雑個体の適応度が低下しやすいことを明らかにした。加えて、環境適応の過程において、適応度を大きく上昇させるような効果の大きい変異が後々の不和合性に関与していることも判明した。また、戻し交雑個体の適応度の差を正規化することで、内因的な遺伝的不和合と生態的分化が相対的にどれだけ生殖隔離に貢献してきたかを定量する指標を定式化した。この指標は、生態的種分化の程度を定量化しようと試みた先行研究(Rundle & Whitlock 2001)よりも正確に傾向を捉えることができることも確認できた。本研究は現在論文を投稿中である。

[2] 系統情報を考慮した種分化率・絶滅率の推定
系統的な制約のもとでその形質が進化してきた事実に着目し、祖先復元によって配列の進化確率を計算することで、より効率的な候補遺伝子領域の探索手法開発を行っている。本年度は確率シミュレーションとショウジョウバエ野生種に関する配列・食性データを用いた具体的な解析を行った。食性の分化によってどれだけ種分化が誘導されているかをHawaiian Drosophilaおよび Scaptomyza属を例として解析した結果、適応形質以外にも地理的な影響で種分化が進んでいることが多いことが判明した。地理関係および移動分散による移住率を考慮した進化の順序を精査する必要があるため、先行研究のソフトウェア(BioGeoBEARS; Matzke 2013)を用いた祖先復元解析も並行して行い、本手法との比較を行っている。今後は既存のソフトウェアとの検出力・計算速度比較を含む詳細な解析を進めて結果をとりまとめ、論文原稿の執筆を行う。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of British Columbia(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of British Columbia(カナダ)
• [Int'l Joint Research] University of Sheffield(英国)
• [Int'l Joint Research] Indonesian Institute of Sciences(インドネシア)
• [Int'l Joint Research] US Forest Service(米国)
• [Int'l Joint Research] University of British Columbia(Canada)
• [Journal Article] Preservation of the value of rice paddy fields: investigating how to prevent farmers from abandoning the fields by means of evolutionary game theory (2020)
  • Author(s): Lee, J. H., Yamaguchi, R., Yokomizo, H., & Nakamaru, M
  • Journal Title: ournal of Theoretical Biology Volume: 495 Pages: 110247-110247
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2020.110247
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Extra molting, cannibalism and pupal diapause under unfavorable growth conditions in Atrophaneura alcinous (Lepidoptera: Papilionidae) (2020)
  • Author(s): Nakahara, T., Horita, J., Booton, R. D., & Yamaguchi, R.
  • Journal Title: Entomological Science Volume: 23 Issue: 1 Pages: 57-65
  • DOI: 10.1111/ens.12399
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Speciation dynamics and mathematical models - Investigating promoting factors of evolution of reproductive isolation - (2019)
  • Author(s): 山口諒
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF ECOLOGY Volume: 69 Issue: 3 Pages: 151-169
  • DOI: 10.18960/seitai.69.3_151
  • NAID: 130007771844
  • ISSN: 0021-5007, 2424-127X
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantification of species boundary (2019)
  • Author(s): 山口諒, 松林圭
  • Journal Title: JAPANESE JOURNAL OF ECOLOGY Volume: 69 Issue: 3 Pages: 145-149
  • DOI: 10.18960/seitai.69.3_145
  • NAID: 130007771842
  • ISSN: 0021-5007, 2424-127X
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Consequences of hybridization during invasion on establishment success (2019)
  • Author(s): Yamaguchi, R ., Yamanaka, T. and Liebhold, A. M.
  • Journal Title: Theoretical Ecology Volume: 未定 Issue: 2 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1007/s12080-019-0415-6
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A color pattern difference in the fifth instar larva of two subspecies of <i>Faunis menado</i> Hewitson (Lepidoptera, Nymphalidae) (2018)
  • Author(s): Yamaguchi, R., Suefuji, S., Odagiri K., Peggie D. and Yata O.
  • Journal Title: Lepidoptera Science Volume: 69 Issue: 2 Pages: 67-73
  • DOI: 10.18984/lepid.69.2_67
  • NAID: 130007520483
  • ISSN: 0024-0974, 1880-8077
  • Year and Date: 2018-10-31
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A population model for diapausing multivoltine insects under asymmetric cannibalism (2018)
  • Author(s): Booton, R. D., Yamaguchi, R. and Iwasa, Y.
  • Journal Title: Population Ecology Volume: 61 Issue: 1 Pages: 35-44
  • DOI: 10.1002/1438-390x.1012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 種間相互作用による地理的分断プロセスの理論と実証 (2020)
  • Author(s): 山口諒
  • Organizer: 第67回日本生態学会大会
  • Invited
• [Presentation] Biotic interactions can cause allopatry and subsequent speciation: theoretical and empirical approaches (2019)
  • Author(s): 山口諒
  • Organizer: 2019年度首都大学東京バイオコオンファレンス
  • Invited
• [Presentation] ウイルスの集団遺伝学的動態と群集生態学の中立モデル (2019)
  • Author(s): 山口諒, 立木佑弥
  • Organizer: 2019年度日本数理生物学会年会
  • Invited
• [Presentation] Insights from Fisher's geometric model on the likelihood of speciation under different histories of environmental change (2019)
  • Author(s): Yamaguchi R, Otto SP.
  • Organizer: 日本進化学会第21回大会
• [Presentation] 種の境界と生物多様性の隠れたパターン (2019)
  • Author(s): 山口諒
  • Organizer: 第66回日本生態学会大会
  • Invited
• [Presentation] Fisher’s geometric model on the likelihood of speciation under different adaptation scenarios (2019)
  • Author(s): R. Yamaguchi and S. P. Otto
  • Organizer: Gordon Research Seminar & Gordon Research Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 環境適応シナリオの違いと種分化可能性 (2018)
  • Author(s): 山口諒
  • Organizer: 第15回RIMS 生物数学の理論とその応用―次世代の数理科学への展開―
  • Invited
• [Presentation] Insights from Fisher’s geometric model: different environmental scenarios for their chances of leading to speciation (2018)
  • Author(s): R. Yamaguchi and S. P. Otto
  • Organizer: 2nd Joint Congress on Evolutionary Biology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Insights from Fisher’s geometric model on the likelihood of speciation under different environmental scenarios. (2017)
  • Author(s): Yamaguchi R and Otto S P
  • Organizer: Evolution 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mathematical modeling of an evolutionary radiation and its patterns caused by non-adaptive processes. (2017)
  • Author(s): Yamaguchi R
  • Organizer: 第33回個体群生態学会大会
  • Invited