分岐過程理論を用いた遺伝子と種の進化過程の新しい解析法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874125
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 斎藤 成也 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 助教授 (30192587)
• Keywords: 分岐過程 / 有限集団 / 無限集団 / 遺伝子系図 / シミュレーション

Research Abstract

本研究では遺伝子の進化が時間に沿って生じる「分岐過程」モデルを用いている。これは,最近流行している「帰祖理論」が時間を遡るのと異なり,進化の自然な状態をシミュレートしているので,突然変異だけでなく自然淘汰や組み換え,移住などの過程を簡単にモデルに組み込むことができる。
本年度は分岐過程を用いて遺伝子系図を生成するためのプログラム開発を行った。ひとつは基本的な進化過程に関するものである。このプログラムはある特定の遺伝子から出発し,与えられた遺伝子伝達確率(次世代に何個のコピーを伝えるかについての確率分布)にしたがってコピー数を増減してゆく過程をシミュレートする。実際にある遺伝子が何個のコピーを次世代に残すかは,疑似乱数を発生させるモンテカルロ法を用いている。この基本プログラムを発展させて,遺伝子系図におけるすべての遺伝子の記録を残すことができるようにする計画である。また,生物集団は常に有限なので従来の分岐過程理論が無限集団を仮定していたのと異なり,本研究で開発するプログラムは,有限集団における遺伝子系図を分岐過程によって生成する。
もうひとつのプログラムは,基本的な進化過程にしたがって遺伝子系図を生み出してきた遺伝子のDNA配列の進化を担当するものである。従来は突然変異として塩基置換だけが考慮されてきたが,今回の研究では,あらたに塩基の挿入欠失突然変異も考慮に入れている。このため,ポインター機能を用いたリスト構造を利用して,塩基配列の番地を動的に変化させている。
平成12年度は,今年度に開発したプログラムを発展させて,分岐過程の大規模なシミュレーションを行う予定である。

Research Products

• [Publications] Oota H.: "Molecular genetic analysis of remains of a 2,000-yen-old human population in China and its relevance for the origin of the modern Japanese population"American Journal of Human Genetics. 64・1. 250-258 (1999)
• [Publications] Kobayashi K.: "An analysis of polymorphism for the ABO blood group genes in a Japanese population based on polymerase chain reaction"Anthoropological Science. 107・2. 109-121 (1999)
• [Publications] Jin F.: "Population genetic studies on nine aboriginal ethnic groups of Taiwan, I. Red blood cell enzyme systems"Anthropological Science. 108・3. 229-246 (1999)
• [Publications] 北上始: "異種系統間の調停のためのゼロ交差制約の充足"情報処理学会論文誌:データベース. 40. 1-14 (1999)