2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15J10728
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
内海 邑 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 特別研究員(DC1)
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2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 相利共生の進化 / 協力の進化 / 制裁の進化 / 水平伝播 / 垂直伝播 / 細胞内共生 / 進化ゲーム理論 / アダプティブダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は相利共生系の進化に関する基本理論を構築し、その起源と多様化を明らかにすることである。相利共生系の進化では共生相手に見返りを与えない裏切り者の侵入をいかに防ぐかが重要な問題である。実際の系では様々な相利共生の維持機構が知られているが、それら維持機構自体の進化や多様化は明らかになっていない。そこで本年度は以下の問題に取り組んだ。
（1）水平伝播型共生系における制裁の進化
制裁は裏切り者の共生者に対して宿主が奉仕を打ち切るという機構である。一方で制裁によって裏切り者が淘汰されると、わざわざコストをかけて共生相手を選別する制裁は無駄になってしまう。そのため制裁の進化には高頻度な突然変異などによって裏切り者を供給し続ける必要があるとされてきた。このような従来の議論対し、採用者らは制裁が制裁後に新たな共生者を再獲得しない「単純切り捨て型」と新たな共生者を再獲得する「やり直し型」に分けられることに着目した。そして進化ゲーム理論を用いた解析により、従来の結果は「やり直し型」に注目したものであり、「単純切り捨て型」ならば裏切り者の供給頻度に関わらず維持されるという新たな知見を明らかにした。
（2）分裂速度の同調による垂直伝播の進化
宿主の親から子へ共生相手が受け渡される垂直伝播も相利共生の維持に寄与する。原生動物と藻類の細胞内共生系などではお互いの細胞分裂を同調させることが垂直伝播を実現するために重要である。しかし、共生者の適応の観点からは分裂速度を共生相手のレベルに合わせて下げるのは一見逆説的である。そこで採用者らは細胞内共生系における分裂速度の進化を解析するために数理モデルを構築した。アダプティブダイナミクスを用いた解析の結果、共生者が分裂速度を宿主に合わせて下げるには共生者自身の相利共生による利益が高いのみならず、共生相手である宿主の利益も高くなければならないことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（1）の制裁の進化についてはすでに結果を論文としてまとめており、現在投稿中である。また（2）の分裂速度の進化については数理モデルの構築と解析が順調に進んでおり、結果がまとまりつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は（2）の分裂速度の進化に注力する予定である。現在までに原生動物と藻類のような細胞内共生系をモデル化し、分裂速度の同調が生じることをモデル上で確認した。そこで、今後はこのような同調を引き起こす進化的な機構をより詳細に解析する。このような解析を通して、宿主と共生者の共進化によって伝達様式がどのように移り変わっていくのかを明らかにする。特に（1）のような垂直伝播に頼らない相利共生系から（2）の垂直伝播型相利共生系へ移行がどのような条件で生じるかが大きな問題である。また宿主と共生者の関係が相利共生の成立する以前に捕食者と被食者だった場合や寄主と病原体だった場合で、細胞内共生の成立の過程がどのように異なるかについても解析する予定である。
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