平成14（2002）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	14−共研−2041			専門分類		7
研究課題名	分子系統樹推定の諸問題
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		HASEGAWA, Masami
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	24　人

研究目的と成果（経過）の概要

生物進化の系統関係を正しく捉えることは、生物進化学だけではなく、生物学のあらゆ
る分野の基本である。本研究では、DNA塩基配列や蛋白質のアミノ酸配列データから分子系
統樹を推定する際の、統計学的な諸問題を研究した。分子進化は、偶然性の関わる確率過程と
みなすことができるので、これらの配列データから過去の進化の歴史を推測することは、統計
的推測の問題になる。ここ数年来のゲノム・プロジェクトの成果として、ヒト、ショウジョウ
バエ、酵母、線虫、微胞子虫などの真核生物や、真正細菌や古細菌の多くの種について、ゲノ
ムの全構造が明らかになってきた。このような状況下で、分子系統学の研究も、個々の遺伝子
の解析によって行われてきたこれまでのやりかたから、ゲノムデータという膨大なデータを対
象としたものに変わっていかなければならない。本研究では、このような最近の研究動向に対
応した、データ解析技術の開発を目指した。その際、具体的な生物系統学上の問題の解明をは
かりながら、データ解析法の開発を行なうことが、実質科学に本当に役立つ方法を作り上げる
ためには大切なことである。本研究では、生物系統学のさまざまな分野で実際の問題を扱って
いる研究者と統計科学の研究者との共同研究を組織し、異分野の研究者間の討論を通じて、実
践的な方法を確立することを目指した。
　従来の分子系統樹推定は、1つの遺伝子のデータだけで行なわれることが多かったが、情報量は
限られているためにはっきりとした結論が下せないことが多かった。そのために多数の遺伝子データ
をあわせて解析し、その結果を総合的に評価することが望まれた。最尤法はそのために有効である
が、置換モデルをどのように構築するかが問題となる。同じゲノム内の遺伝子の間には相関があるの
で、それらを独立にモデル化するのは現実的でない。一方で同じゲノム内の遺伝子であっても進化
的な制約の受け方が違うために、異なるモデル化が必要であるという側面もある。われわれは実際の
データについてこの問題を検討し、モデル化の指針を得た。
　また、哺乳類の系統進化、マングローブや紅藻などの進化、ウイルスの進化などの具体的な問題に
ついても多くの新しい知見を得た。

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）

論文リスト
The phylogenetic position of red algae revealed by multiple nuclear genes from
mitochondria-containing eukaryotes and an alternative hypothesis on the origin of
plastids.H.Nozaki,M.Matsuzaki,M.Takahara,O.Misumi,H.Kuroiwa,M.Hasegawa,
T.Shin-i,Y.Kohara,N.Ogasawara,and T.Kuroiwa(2003)J.Mol.Evol.,56:485--497
Intra-and interfamily relationships of Vespertilionidae inferred by various molecular
markers including SINE insertion data.K.Kawai,M.Nikaido,M.Harada,S.
Matsumura,L.-K.Lin,Y.Wu,M.Hasegawa,and N.Okada(2002)J.Mol.Evol.,55:
284-301
Combining multiple data sets in a likelihood analysis:Which models are the best?T.
Pupko,D.Huchon,Y.Cao,N.Okada,and M.Hasegawa(2002)Mol.Biol.Evol.,
19:2294-2307.
Evolutionary analysis of Arabidopsis,cyanobacterial,and chloroplast genomes reveals
plastid phylogeny and thousands of cyanobacterial genes in the nucleus.W.Martin,T.
Rujan,E.Richly,A.Hansen,S.Comelsen,T.Lins,D.Leister,B.Stoebe,M.Hasegawa,
and D.Penny(2002)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,99:12246-12251
A branch-and-bound algorithm for the inference of ancestral amino-acid sequences when
the replacement rate varies among sites:Application to the evolution of five gene
families.T.Pupko,I.Pe'er,M.Hasegawa,D.Graur,and N.Friedman(2002)
Bioinformatics,18:1116-1123
Detecting evolutionary rate heterogeneity among mangroves and their close terrestrial
relatives.Y.Zhong,Q.Zhao,S.Shi,Y.Huang,and M.Hasegawa(2002)Ecol.Lett.5:
427-432.
Estimation of effective population size of HIV-1 within a host: a
pseudomaximum-likelihood approach.T.-K.Seo,J.L.Thorne,M.Hasegawa,and H.
Kishino(2002)Genetics 160:1283-1293.
A viral sampling design for testing the molecular clock and for estimating evolutionary
rates and divergence times.T.-K.Seo,J.L.Thorne,M.Hasegawa,and H.Kishino
(2002)Bioinformatics 18:115-123

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。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
足立　淳	理化学研究所
岡田　典弘	東京工業大学
Ota, Rissa	Massey University
岸野　洋久	東京大学
後藤　修	産業技術総合研究所
Shedlock, Andrew	Department of Zoology, University of Washington
下平　英寿	東京工業大学
徐 泰健	North Carolina State University
曹　纓	統計数理研究所
Zhong, Yang	Fudan University
伊達　敦子	統計数理研究所
二階堂　雅人	東京工業大学大学院
橋本　哲男	統計数理研究所
Butler, Marguerite	University of California, Berkeley
Huchon. Ｄorothee	東京工業大学
Pupko, Tal	統計数理研究所
Martin, William	University of duesseldort
三井　英也	総合研究大学院大学
矢野　隆昭	昭和大学
Yang, Ziheng	University college London
米澤　隆弘	東京大学大学院
Lum, Koji	東京女子医科大学
任　文偉	東京大学大学院