平成7（1995）年度　共同研究Ａ実施報告書

課題番号	7−共研−69			専門分類		7
研究課題名	分子系統樹推定法の開発
フリガナ 代表者氏名	ハセガワ　マサミ 長谷川　政美			ローマ字
所属機関	統計数理研究所
所属部局	予測制御研究系
職　　名	教授
所在地
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配分経費	研究費	0千円	旅　費		0千円		研究参加者数	9　人

研究目的と成果（経過）の概要

遺伝子構造データ（塩基、アミノ酸の配列データ）に基づき、最尤法により分子系統樹を推定するための統計的方法の開発を行うとともに、解析ソフトウエアを整備する。さらに、開発された方法を分子系統学上重要と思われる具体的な問題に積極的に適用し、生物の系統進化や遺伝子進化に関する知見を得ることにより、この分野における統計的方法の有効性を確立することを目指す。


遺伝子構造データ（塩基、アミノ酸配列のデータ）をもとに、最尤法により分子系統樹を推定するための統計的方法の開発とその応用を行なうことを目的として研究を進めている。本年度は以下に示すような成果を得た。
(1)塩基やアミノ酸置換の確率モデルとして新たなものを提案し、AICを用いてそれらの評価を行なった。
(2)ヒューリスティックな最尤系統樹の探索法を開発し、200OTU以上の問題についても現実的な計算時間の範囲内で解析できるようにした。
(3)データ解析のためのソフトウエアを整備し、国内外の多くのユーザーに配布した。
(4)開発した方法を分子系統学上のさまざまな問題、すなわち、ヒトの起源、脊椎動物内部の系統関係、高等真核生物の分岐過程、真核生物の初期進化の過程、真核生物の起源、古細菌の系統的位置づけなどの問題に適用し、生物学的に重要な新しい知見を得た。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

Adachi, J., and Hasegawa, M. : Improved dating of the human/chimpanzee separation in the mitochondrial DNA tree: heterogeneity among amino acid sites, Journal of Molecular Evolution, Vol.40, 622-628, 1995
Adachi, J., and Hasegawa, M. : Tempo and mode of synonymous substitutions in mitochondrial DNA of primates, Molecular Biology Evolution, Vol.13, 200-208, 1996
Hashimoto, T., and Hasegawa, M. : Origin and early evolution of eukaryotes inferred from the amino acid sequences of translation elongation factors 1α/Tu and 2/G, Advances in Bioiophysics, Vol.32, 73-120, 1996
橋本哲男，長谷川政美：遺伝情報データの統計的解析と生物進化，数理科学，No.389,34-42, 1995
長谷川　政美, 岸野　洋久 「分子系統学」 岩波書店, 1996.3
Hashimoto, T., and Hasegawa, M. : Early evolution of eukaryotes inferred from protein phylogenies of elongation factors, 1α and 2, An International Conference on the Structure and Function of the Ribosome, Victoria, Canada, 1995.5.21
Bar-Hen, A., Kishino, H., and Hasegawa, M.: Comparing the likelihood functions of phylogenetic trees, The 3rd International Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution, 1995.8.23
足立　淳：最尤法による分子系統樹推定, 生命体の多様性研究会「生物と遺伝子の多様性--分子系統樹の課題」, 1995.9.29
足立　淳, 長谷川　政美：ヒューリスティックな最尤系統樹探索法, 日本遺伝学会第67回大会, 1995.10.13

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

1)塩基やアミノ酸置換に関する確率モデルとしてこれまでに考案されているものの他に新たなものの導入を試み、実際のデータ解析に適用する。2)分子系統樹推定における最尤法の欠点は、ＯＴＵの数が増えると膨大な計算時間がかかるということである。トポロジー探索に際し組合せ的最適化の手法を導入し、効率のよいスクリーニングの方　法を考案する。3)開発した方法やモデルを、随時分子系統学上の具体的な問題に適用し、それらの評価、改良を行なっていく。大規模データの処理、計算を行なうため、統計数理研究所における共同研究体制が必要である。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
足立　淳	オックスフォード大学
岸野　洋久	東京大学
Cao　Ying	統計数理研究所
土谷　隆	統計数理研究所
Bar-Hen Avner	統計数理研究所
橋本　哲男	統計数理研究所
細谷　将彦	琉球大学
矢野　隆昭	昭和大学