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2015 Fiscal Year Annual Research Report

Mathematical study of biosphere=ecosystem theory.

Research Project

Project/Area Number 15H04423
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

巌佐 庸  九州大学, 理学研究院, 教授 (70176535)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords生態系 / 社会・生態結合ダイナミックス / 種分化 / 違法伐採 / 共生 / 性転換 / ゲーム / 確率過程
Outline of Annual Research Achievements

生物は、野外において競争者や餌、捕食者などさまざまな他種と相互作用をし、進化・表現型可塑性・行動選択によって適応し、また環境を自らに適応的なものへと改変する。生物群とそれらの物理環境とは互いに深く関連し、それらを含めたシステムがバイオスフェア=生態系である。生態系の構造と動態の理解をすすめるために、次の3つの視点に立った研究を集中的に行った:
(1)生態系を構成するそれぞれの種の適応進化とそのインパクト:植物と菌根との関係をゲームモデルとして定式化した。海洋生物について性転換や矮雄などの多様な性表現の進化を解析した。後者については生理学的メカニズムを取り込むモデリングを展開し、性転換にかかる時間の進化について初めて解析できた。これは生理的メカニズムと進化生態学を結びつけようとする試みの1歩である。
(2)種の多様性の生成と喪失の速度に関する数理:種分化については、地理的に隔離された島状の生息地で異なる遺伝子が蓄積することと稀に移住が生じることの組み合わせで、少数の島からでも多数の種数がつくりだされる過程を確率過程で解析した。その結果中間の移住率で種の生成速度が最大になることを見出した。この結果はより一般的な状況でも成立する。
(3)人間社会の選択動態と生態系動態の結合システム:モンゴルの遊牧民の移動、インドネシアの森林の違法伐採などについて取り上げた。生態系と社会系の結合ダイナミックスのモデリングとして着実に成果があがった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

いずれのテーマについても、順調に成果があがった。
とくに側所的種分化に関する一連の理論研究は、過去20年の種分化理論がすべて生態的適応にもとずいたものであるのと対照的に全く独自の視点をもったものであり、地理的構造の重要性をしてきするものである。
熱帯林では違法伐採が非常に重大な問題であり、行われている伐採の8割程度が違法であるとされていることを考えると、生態学・進化生物学だけでは保全は達成できない。モニタリング、地域住民の合意、利益配分、その他の社会科学的な側面をとりこまないと熱帯林保全は達成できない。それに対する重要な理論的貢献ができたとおもわれる。
魚類の性転換については、それぞれの個体が自由自在に有利な性をとるとするゲームモデルによって理解することが標準理論となっているが、それに対して使用しない生殖巣を保持するとか、反応のための生化学系は組織を維持するといったことが、性転換速度に関連しそれが性転換にかかる時間を決定するとした新しいモデリングを提唱した。これは行動生態学と生理学/組織学との融合を目指す全く新しい研究方向をめざすものである。

Strategy for Future Research Activity

初年度および繰越をもちいた第2年度の成果をもとに、さらに発展させる予定である。また論文としてはすでに多数が刊行されているが、投稿査読中のものも多数あるので、第3年度にはそれらがすべて出版されると期待できる。また国際会議などにおいてその成果を発表する予定である。

  • Research Products

    (28 results)

All 2017 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 11 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 9 results) Book (4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Harvard University/University of Minnesota(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Harvard University/University of Minnesota
    • # of Other Institutions
      2
  • [Int'l Joint Research] Institute for Applied Systems Analysis(Austria)

    • Country Name
      Austria
    • Counterpart Institution
      Institute for Applied Systems Analysis
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      2
  • [Journal Article] Cell-cell signaling in sexual chemotaxis: a biophysical basis for the evolution of different sexes.2017

    • Author(s)
      Hadjivasiliou, Z. ,Y. Iwasa, & A. Pomiankowski.
    • Journal Title

      Journal of the Royal Society Interface

      Volume: 12 Pages: 20150342

    • DOI

      doi: 10.1098/rsif.2015.0342

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Pandemic HIV-1 Vpu overcomes intrinsic herd immunity mediated by tetherin.2017

    • Author(s)
      Iwami, S., K. Sato, S. Morita, H. Inaba, T. Kobayashi, J. S Takeuchi, Y. Kimura, N. Misawa, Fenrong Ren, Y. Iwasa, K. Aihara, and Y. Koyanagi.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Pages: 12256

    • DOI

      doi:10.1038/srep12256

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Games of corruption: how to suppress illegal logging2015

    • Author(s)
      Lee, J-H., K. Sigmund, U. Dieckmann, and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 367 Pages: 1-13

    • DOI

      doi:10.1016/j.jtbi.2014.10.037

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phenotype adjustment promotes adaptive evolution in a game without conflict.2015

    • Author(s)
      Yamaguchi, S., and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      Theoretical Population Biology

      Volume: 102 Pages: 16-25

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.tpb.2015.03.004

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Agent-based mapping of credit risk for sustainable microfinance.2015

    • Author(s)
      Lee, J-H., M. Jusup, B. Podobnik, and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 10 Pages: e0126447

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pone.0126447

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reproductive interference can promote recurrent speciation.2015

    • Author(s)
      Yamaguchi, R. and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      Population Ecology

      Volume: 57 Pages: 343-346

    • DOI

      doi: 10.1007/s10144-015-0485-2

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] An evolutionary approach for identifying driver mutations in cancer.2015

    • Author(s)
      Foo, J., L.L. Liu, K. Leder, M. Riester, Y. Iwasa, C Lengauer, and Franziska Michor.
    • Journal Title

      PLoS Computational Biology

      Volume: 11 Pages: e1004350

    • DOI

      doi: 10.1371/journal.pcbi.1004350

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] When should faster moving animals have better visual ability?-- Computational study of Leuckart's law.2015

    • Author(s)
      Satoi, S. and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      Evolutionary Ecology Research

      Volume: 16 Pages: 649-661

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.07.029

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The evolutionary advantage of haploid versus diploid microbes in nutrient-poor environments.2015

    • Author(s)
      Bessho, K., Y. Iwasa and T. Day.
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 383 Pages: 116-129

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.07.029

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cultural evolution of hinoeuma superstition controlling human mate choice: The role of half-believer.2015

    • Author(s)
      Hara, M., J-H. Lee, and Y. Iwasa.
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 385 Pages: 40-49

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.08.016

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Reputation Effects in Public and Private Interactions.2015

    • Author(s)
      Ohtsuki H, Iwasa Y, Nowak MA .
    • Journal Title

      PLoS Computational Biology

      Volume: 11 Pages: e1004527.

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pcbi.1004527

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] "Rate of species creation by geographic isolation and recurrent migration."2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      The 22nd East Asia Joint Symposium on Biomedical Research 2015. Special workshop of "Ecology and evolution"
    • Place of Presentation
      OIST, Okinawa
    • Year and Date
      2015-11-14
    • Invited
  • [Presentation] "Rate of species creation by geographic o\isolation and recurrent migration."2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      The Annual meeting of Japanese Society for Mathematical Biology and China-Japan-Korea Colloquium of Mathematical Biology.
    • Place of Presentation
      Doshisha Univ., Kyoto
    • Year and Date
      2015-08-26
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 発ガン過程を進化として捉える:数理的アプローチ2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Organizer
      第12回日本病理学会カンファレンス
    • Place of Presentation
      六甲山ホテル
    • Year and Date
      2015-07-24
    • Invited
  • [Presentation] "Morality as a mechanism for maintaining cooperative society by indirect reciprocity."2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      The 3rd Toulouse Economics and Biology Workshops "Evolution and Morality"
    • Place of Presentation
      Toulouse School of Economics, Toulouse, France.
    • Year and Date
      2015-06-04 – 2015-06-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Rate of species creation by geographic isolation and recurrent migration."2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      Departmental Seminar, Department of Genetics, Evolution and Environment
    • Place of Presentation
      University Collage London, UK
    • Year and Date
      2015-05-07
    • Invited
  • [Presentation] Modeling socio-economic aspects for ecosystem management.2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      Symposium "Ecosystem management and environmental decisions."
    • Place of Presentation
      Centennial Hall, Kyushu University Medical School.
    • Year and Date
      2015-04-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Modelling biological evolution 2015: linking mathematical theories with empirical realities."2015

    • Author(s)
      Iwasa, Y.
    • Organizer
      International conference "Modelling biological evolution 2015: linking mathematical theories with empirical realities." (org. A. Morozov)
    • Place of Presentation
      University of Leicester, UK.
    • Year and Date
      2015-04-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 文化進化ダイナミックスによる社会現象の解明:ヒノエウマ迷信と熱帯林の違法伐採を例に2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Organizer
      理研数理生物学ミニシンポジウム
    • Place of Presentation
      理研和光キャンパス
    • Year and Date
      2015-04-23
    • Invited
  • [Presentation] 生態系管理のための社会/経済的側面のモデリングについて2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Organizer
      那覇植物防疫事務所ゼミナール
    • Place of Presentation
      那覇港湾合同庁舎、那覇市.
    • Year and Date
      2015-04-04
    • Invited
  • [Book] 『社会の決まりはどのように決まるか』「協力の進化:人間社会の制度を進化生物学からみて」2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Total Pages
      15-47
    • Publisher
      勁草書房
  • [Book] 『集団生物学』第2章(生物の人口論),第3章(競争と共存),第4章(捕食者と被食者の振動)、第6章(捕食行動)、第8章(性と配偶のゲーム),第9章(生活史の適応)、2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Total Pages
      389
    • Publisher
      共立出版
  • [Book] 『海の生き物はなぜ多様な性を示すのか:数学で解き明かす謎』「海の生物の適応戦略」コーディネーターによる解説2015

    • Author(s)
      巌佐 庸
    • Total Pages
      389
    • Publisher
      共立出版
  • [Book] 『行動生態学(原著第4版)』2015

    • Author(s)
      野間口寘太郎・山岸哲・巌佐庸共訳
    • Total Pages
      556
    • Publisher
      共立出版
  • [Remarks] 巌佐 庸 Web page

    • URL

      http://bio-math10.biology.kyushu-u.ac.jp/~iwasa/

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-10-07  

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