2017 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

Project/Area Number	17J01380
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	山口諒首都大学東京, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2017-04-26 – 2020-03-31
Keywords	種分化 / 絶滅 / 系統間比較
Outline of Annual Research Achievements	本研究ではゲノムデータや生態データを組み合わせ、どのような生物学的メカニズムがどの程度、多様性創出に貢献しているかを評価する新しい理論的フレームワークを構築することを目指している。生態的要因がなくとも遺伝的不和合によって系統樹は分岐することを前提とした枠組みを作ることで、ランダムな不和合性による種分化から有意に異なる分岐パターンにのみ特別な生態学的意義を考えることが可能となる。以下に、本年度実施した研究を記す。 [研究計画1]「遺伝的不和合性と生態的要因の種分化への貢献度比較」では、ショウジョウバエ野生種の実証データを伴う解析を見据え、シミュレーションによる理論的フレームワーク構築を行った。特定の集団分化のシナリオについて、塩基配列進化を計算し、配列情報から確率微分方程式を用いて形質値を決定する。この手法により、適応形質関連SNPとゲノム上の連鎖不平衡を結びつけたシミュレーションが可能となった。また、遺伝的不和合によって種分化に貢献する配列も同様に組み込むことができた。これによって、統計モデルの精度を確認するためのテストデータ生成が完成したこととなる。 [研究計画2]「生活史形質の違いが種多様性に与える影響の推定」では、種分化率と絶滅率をある生活史状態の条件付き確率として定義し、生活史の遷移率とともに記述した。複数形質の場合は各形質間に遷移率を割り当て、量的形質の場合は形質の頻度分布と現在の形質値をもとに遷移率を決定する。この定義および独立に起きる遺伝的不和合性による種分化プロセスに基づき、多様性創出速度に関する数理モデルを構築した。次年度以降は研究計画1のテストデータと合わせ、パラメータ推定等を行っていく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason テストデータ生成のためのシミュレーションや、類似手法の整理などが完了しているため、モデル面からの進捗はおおむね予想どおりである。一方、実際のゲノムデータおよび関連形質データの収集および整理はやや遅れており、実データのモデルへの適用も含め、次年度以降の課題である。
Strategy for Future Research Activity	研究計画に変更はなく、本年度の成果を踏まえ、データ整理と数理モデルを融合したテストを進めていく。特に、早い時期にデータベースから形質データとシーケンスデータの取得を開始する。