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生物進化を表すマルコフ過程モデルの揺らぎの数理解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K05283
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 数学基礎・応用数学
研究機関明治大学

研究代表者

若野 友一郎  明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (10376551)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードWright-Fisher process / 確率的な揺らぎ / 空間非一様 / 分散率の進化 / 進化ゲーム理論 / Wrightの島モデル / 自然選択 / 空間非一様性 / Wright-Fisher過程 / スケール極限 / 偏微分方程式 / 応用数学一般 / 生物数学
研究成果の概要

生物進化をあらわすマルコフ過程として、島の大きさや繁殖率などが島ごとに異なる数理モデルを提案した。島サイズが有限であることから、確率的な揺らぎが生まれるが、島の数が十分たくさんあることによって、進化ダイナミクスがある意味で平均化され、最終的に進化がどのような方向に進むのかを数学的に解析できる。非一様な構造を持つ集団においては、低い分散率が進化したり、進化的分岐によって多様性が生まれるなど、一様構造を島モデルとは振る舞いが異なることを明らかとした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

個体数の有限性に起因する確率的な揺らぎは、ときとして進化のダイナミクスに大きな影響を与える。従来研究では、個体ベースシミュレーションによってこれらの影響が研究されてきたが、本研究ではこのようなモデルの振る舞いを数学的に明らかとしたことにより、確率的な揺らぎが進化に与える影響について、より一般的な理解を得た。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Turku(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evolution of dispersal in a spatially heterogeneous population with finite patch sizes2020

    • 著者名/発表者名
      Parvinen Kalle、Ohtsuki Hisashi、Wakano Joe Yuichiro
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 号: 13 ページ: 7290-7295

    • DOI

      10.1073/pnas.1915881117

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial heterogeneity and evolution of fecundity-affecting traits2018

    • 著者名/発表者名
      Parvinen Kalle、Ohtsuki Hisashi、Wakano Joe Yuichiro
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 454 ページ: 190-204

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2018.06.005

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Derivation of replicator- mutator equations from a model in population genetics2017

    • 著者名/発表者名
      J.Y. Wakano, T. Funaki and S. Yokoyama
    • 雑誌名

      Japan J. Ind. Appl. Math.

      巻: 34 号: 2 ページ: 473-488

    • DOI

      10.1007/s13160-017-0249-9

    • NAID

      210000171302

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Derivation of replicator-mutator equations from a model in population genetics2017

    • 著者名/発表者名
      Wakano JY, Funakai T, Yokoyama S
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] On the diffusion limit of a model of cultural evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Joe Yuichiro Wakano, Yutaka Kobayashi
    • 学会等名
      日本数理生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Derivation of replicator-mutator equation as a limit of individual-based models2017

    • 著者名/発表者名
      Wakano JY
    • 学会等名
      日本数理生物学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] The effect of stochasticity in adaptive dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Wakano JY
    • 学会等名
      Stochastic and Deterministic Models for Evolutionary Biology, BIRS-CMO workshop
    • 発表場所
      Oaxaca , Mexico
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effect of stochasticity in adaptive dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Wakano JY
    • 学会等名
      International conference for Korean Mathematical Society 70th Anniversary
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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