2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theory of hybrid speciation by sexual selection
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20J00583
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
香川 幸太郎 東北大学, 生命科学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 種分化 / 雑種形成 / 性選択 / 性的放散 / シミュレーション / 個体ベース・モデル / 雑種種分化 / 進化的放散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、2種の生物が雑種形成する交雑帯において、雑種形成を介した多様な表現型の創出と性選択の協働作用が新規性形質の進化を介した種分化を促進するという理論を提案し、進化シミュレーションでこの理論の妥当性を調べることを目的とする。性選択が作用する仕組みはこれまでに複数提案されてきた。そこで本研究では、上述の理論を「Lande-Kirkpatrickモデル」、「優良遺伝子モデル」、「直接利益モデル」などの複数の主要な性選択モデルに関してテストする。そのために、雑種形成を考慮した進化シミュレーションに適する「個体ベース・モデル」の枠組みで性選択の既存モデルを再現した。現在までにLande-Kirkpatrickモデル、優良遺伝子モデル、直接利益モデルを個体ベース・モデルで実装し、交雑帯においてこれらの仕組みによる性選択が導く進化をシミュレーションした。その結果、いずれの性選択モデルの下でも交雑帯における雑種形成と性選択の協働作用によって新規性形質の進化が促進され、種分化が導かれうることが確かめられた。さらに、交雑帯の地理的条件や二系統間が交雑に至る歴史的シナリオを様々に変化させてシミュレーションし、交雑帯で性選択による種分化が起きる条件を調べた。その結果、（１）二系統間の遺伝的分化が十分に大きく、（２）二系統が交雑帯に移住する率が過少でも過多でもない場合に、交雑帯における種分化の生起確率が１に近づくことが示唆された。さらに、性選択のLande-Kirkpatrickモデルに関して、交雑帯地域が空間的な広がりを持つ状況を想定したシミュレーションも行った。その結果、交雑帯地域内の複数のサブ集団において別々の性形質が進化することで急速に種が多様化しうることが分かった。この結果は、たくさんの生態的に同等な生物種が単一の系統内で急速に進化する「性的放散」現象に対する新たな説明となり得る。
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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
これまでに得られた成果から、本研究で提案する理論の妥当性を概ね確認できたと言える。研究成果の一部をまとめた論文の原稿はすでに完成しており、共著者による確認が済み次第学術誌に投稿できる状態である。さらに、複数のサブ集団を含む交雑帯地域における性的放散のモデルでは、研究計画の段階で考えていたメカニズム以外の仕組みでも性的形質の多様化が促進されることが分かりつつあり、シミュレーション結果を受けて理論を発展させることができた。さらに、本研究と並行して進めている別の研究プロジェクトから二編の論文を作成することができた（一編は学術誌に掲載され、もう一編は現在査読を受けている）。以上より、研究は当初の計画通り順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、優良遺伝子モデルと直接利益モデルに関しても交雑帯で種分化が不可避的となる条件をより詳しく調べると共に、交雑帯地域に複数のサブ集団が存在しうる状況を想定したモデルへの拡張を行い、性的放散が起きる条件を調べる予定である。また、複数の形質が同時にオスの装飾として機能しうる場合を考慮したモデルも実装する。これは、装飾形質が多次元的な場合に、優良遺伝子モデルと直接利益モデルの仕組みの下で潜在的に進化可能となる装飾形質の組み合わせ数が爆発的に増加し、異性間性淘汰が性的放散を促進する効果がより高まると予想しているためである。さらに、研究が今後も順調に進んだ場合には、表現型をコードする遺伝子に加えて大量の中立な遺伝的変異の進化動態を予測することで、実際のゲノムデータと比較可能なシミュレーションを行う。そのようにして生成した人工のゲノム配列を用いて、現生種のゲノムに見られる遺伝的変異のパターンから過去に起きた雑種形成と異性間性淘汰の協働作用がゲノムに残した痕跡を検出する手法を模索し、理論を実証する統計手法を開発したい。また、これまでに得られた研究成果の論文化にも注力したい。
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