過去最高のロークオリティ

百聞は一見に如かず．

もちろん論文は取り消されるようです．



http://www.nature.com/articles/srep24172

 *図中の番号は，コピーを見破るために後で付けられたものではなく，著者が同じ状態の細胞であるということを言いたいがためにつけられた目印です．

Encyclopedia of Evolutionary Biology

Elsevier社から発刊される予定のEncyclopedia of Evolutionary Biology （進化生物学辞典）という本の一節を担当させていただきました．Compensatory Evolutionという項目です．

ちょっと個人として手が出る値段の本ではないですが （4巻セットで約15万円!），著名な先生方も含め，ものすごくたくさんの人が関わっており，読みごたえは十分あると思いますので，図書館や研究室で購入していただければと思います．

驚いたことに，自分の項目のために何の気なしに書いたRNA分子進化の模式図がちゃっかり表紙として採用されています．進化の王様シクリッドと並ぶのも落ち着かないところがありますが，論文の宣伝としては良かったのではないかと思います．

【実現なるか？！4月12日（火）23:00までにあと約300万円！「国立科学博物館新たな冒険！3万年前の航海 徹底再現プロジェクト」】

https://readyfor.jp/projects/koukai

すでに目標を達成したようですが，人類学に関するクラウドファンディングのお知らせです．ご協力をお願いいたします．

「3万年前に人類は南西諸島経由で日本列島に渡ることができたのか?」　それを本当に試してみようという夢のある試みです．

一見すると何の役にも立たない研究ですが，潜在的な人の「知りたい力」がとても重要であると認識できるイベントであるかと思います．純粋な学術的なイベントに2千万というお金が集まったのは特筆すべきところだと思います．10万円は出せないけど5,000円くらいだったら役に立たない基礎研究にもお金を出してみたい，という人が世の中にはいるのです．

と言ってしまうと，「役に立たない研究は寄付で賄ってね」と言われてしまいそうで怖いですが，ここはあくまでも「潜在的な力」ということを強調しておきます．

本棚：進化の謎を数式で解く

邦題は「進化の謎を数学で解く」．進化学者A.ワグナーさんが書いた本で，原題は「Arrival of the fittest:  Solving evolution's greatest puzzle」となっています．邦題の「数式で解く」というのは間違ってはいないと思うのですが，数式よりもコンピュータで解くといったほうがわかりやすいのではないかと思います．表紙に数式が載っていますが，本文に数式は1つも出てきません．

この本の主題は「どうやって新しい機能を持つ代謝機構・タンパク質・遺伝子調節機構が生まれてきたか」ということで，生物が持つネットワーク構造に関する著者らの研究を中心に，一般的な進化に関する解説や生物進化と技術の進化の類似性など，読み物としても面白く構成されています．ところどころ入ってくる冗長な表現（たとえ話）さえ気にならなければ面白く読めるでしょう．生物がこれまでの機能を維持したまま全く新しい表現型を獲得するカギは，代謝機構・タンパク質・遺伝子調節機構などのさまざまな場面で登場するネットワーク構造であるというのが話の筋です．

著者のように遺伝子1つ1つを研究するのではなく，それらが作り出すネットワークの総体を研究する領域を一般的には「システム生物学」と呼んだりします． このような比較的新しい分野の研究者はしばしば古典的な（進化の総合説のような）還元論的な考えを徹底的にこき下ろしますが，この著者は進化学に関して十分なバックグラウンドを持ち過去の研究について十分な敬意を払っていますので，一般的な生物学者にも受け入れやすい内容になっているのではないかと思います．訳者解説では「衝撃的」と書かれていますが，むしろ還元論的な進化の総合説をむやみやたらと否定せず，その延長として自説を展開しており，非常にバランスが取れている本だと感じます．

少し専門的なところで1点だけコメントを．冗長性がイノベーションのカギという著者の議論は説得力があります．ではなぜその冗長性が生まれたのでしょうか．本の後半で著者は変化する環境への適応がその答えであるといっています．この議論も証明は難しいですが理に適っているようには聞こえます．

ところが，その直前で中立進化の役割について述べている箇所における考えについては少々疑問が残ります．表現型に現れない中立な進化を用いてネットワークを探索することができるので，生物のイノベーション能が保たれているというような考え方です．この考えは進化学者の間でもしばしば議論になる「進化しやすさの進化（evolution of evolvability）」に関わっています．つまり，進化しやすさはそのために進化してきたのか，それとも何かの副産物なのかという問題です．

一般的に進化は行き当たりばったりでその場しのぎです．将来起こる「かもしれない」変化に対応するための選択圧，将来起こる「かもしれない」突然変異に対する選択圧というのは，今現在起こっている生存に対する選択圧よりもずっと弱いはずです．従って最も強い力を持つのは今現在の力であり，短いスパンでの環境の変化若しくは熱力学的な分子の揺らぎに対する選択圧がネットワーク構造による冗長性を作っているのではないか，突然変異に対して頑健性を持ったり，新しい表現型を作り出したりするシステムはその副産物ではないかという考えが僕の好みです．昨年発表した論文でも少しだけその考えをまとめさせてもらいました．

というわけで，少々読みずらいですが面白い本であることは間違いないので興味がある方は一読することをお勧めします．既に古典となりつつあるカウフマンの「自己組織化と進化の論理―宇宙を貫く複雑系の法則 (ちくま学芸文庫)」をに読んでおくとより理解が深まるかもしれません．

 

*2017/6/21追記 最後から二つ目のパラグラフの文章が変だったので少し読みやすくしました．まだ日本語としては少し変かもしれません．
同パラグラフで引用している論文が，ワグナーさん達の最近の論文で引用されていたようです．本文には関係のない内容の部分でですが．

ゲノムワイドなヒト進化の解析

遺伝学会が発行する学術雑誌，Genes and Genetic Systems（GGS）にゲノムワイドなヒト進化の研究についての特集を取りまとめさせていただきました．

基本方針として，僕よりさらに若い方に著者になっていただくことにしました．合わせて4本のレビューが掲載されています．割と一般の研究者向けの話になっているのではないかと思います．

それぞれの論文の紹介は序文で簡単にしています．オープンアクセスなので興味のある方はご覧ください．

https://www.jstage.jst.go.jp/browse/ggs

ついでにもう１つ宣伝ですが，細胞工学の連載，「古代ゲノムで辿る人類史」に一筆寄稿させていただきました．こっちはオープンアクセスではないので興味ある方は買ってください．

http://gakken-mesh.jp/journal/detail/9784780901726.html

大学院入試説明会（生命人間情報科学専攻）（2015年11月21日(土) 13:00から）

専攻のウェブサイトに飛びます．

中国南部で10万年前のHomo sapiensの歯が見つかる

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature15696.html

Natureの記事から簡単に．

これまでの定説では現代人のアフリカからの拡散は5,6万年前だとされていましたが，中国の道県で見つかった8~12万年前の歯は現代人と同じ形態を持っていたそうです．

彼らがその後どうなったのか．色々な証拠が出てくるほど，現代人の進化の過程は昔考えられていたものよりも複雑になってきそうです．

中立説とほぼ中立説との違い

中立説とほぼ中立説については過去のエントリーで，「遺伝」に寄稿した文章の一部を載せました．ただし，専門家であっても中立説とほぼ中立説の違いについては，概念的な問題であるせいもあって意見が一致しないところもあります．ここではその違いについて私見を書いてみます．

まずは中立説について．中立説の一番重要な主張は，「集団に固定した変異のほとんどは中立である」ということです．もちろん稀なケースとして有利な変異が固定することを否定していませんし，そもそも多くの変異は有害であることは当然のこととして認識されています．もう一点大事なことは，後でも触れますが，集団内のプロセスを考える場合には木村先生はしばしば「effectively neutral」という言葉を用いており，アリルが「結果として」中立的にふるまう，ということが強調されています．

一方，集団内の多型については，頻度がある程度のもの，例えば1%より高いものについては多くが中立であるが，それ以下の頻度のものは弱有害か有害であると考えていたようです(1)．「分子進化*」の中立説の中に集団内の多様性が中立かどうかという話題が含まれるかどうかは微妙ですが，晩年の論文などを見る限り，木村先生は集団中の多様性も中立な変異によって決まっており，集団内での多様性も突然変異率によって決まっていると考えていたようです(2)．残念ながら，現在ではこのパターンはあまりあてはまらないことが知られています．これをもって中立説が否定されたとする論文もありますが，この晩年の考えが中立説に含まれるのかどうかは実際わかりません．

太田先生のほぼ中立説に話を移します．太田先生のほぼ中立説は当初は弱有害な変異が固定したり，集団中に存在したりすることが主眼になっていましたが，その後多少の修正を経て，「進化には淘汰と浮動の両方が関わるような変異が重要である」ということと，「弱有害な変異が固定すると同時に，弱有利（slightly advantageous）な変異が固定することもある」というように拡張されました(3)．

この2つの説の違いは言葉でいうと結構違っているようにも感じますが，いろいろと難しい問題を含んでいます．まずは集団に固定した変異が中立であるか弱有害であるかについて考えてみます．

太田先生のほぼ中立説の妥当性を強く示していると考えられる1つの証拠が，生物の集団サイズと進化速度との関係です．哺乳類のいろいろな系統では，相対的な（突然変異率で基準化された）アミノ酸の置換率がその生物の長期的な集団サイズと負の相関を示していることが知られています．これはほぼ中立説の予測に一致します．しかしこれは中立説からも同様に予想できることです．中立説であっても，集団サイズが小さくなると自然選択の有効性が下がりますので，「effectively neutral」な変異の割合が増え，そのような集団では置換速度が上がります．つまり２つの説の予測は同じであり，これをもってどちらの説がよくあてはまるかを論じることはできません．

しかし，あえて違いを感じ取るとすると「effectively neutral」と「neutral」の違いではないかと思います．集団遺伝学の固定確率の式では，有効集団サイズNと選択係数sとが近似的には積の形だけで表れます．Nsがある程度（定義とモデルによって違いますが一般的には絶対値が1以下）であるとそのような変異は「effectively neutral」であるとみなせます．しかし，生物学的見地に立ってみれば，有害の度合い，つまりsの値は絶対的な値であり，結果として中立的に振る舞うようになったとしても，以前より「生物学的に」有害な変異が固定したのであればそれは有害なものであると考える方が自然であるように感じられます．もう1点の違いは，ほぼ中立説では「固定確率が中立な変異よりも低いが0ではない変異」の重要性を考えています．これらの変異は例え固定したとしてもeffectively neutralとは言えないのかもしれませんが，実際の淘汰圧が分からない限り実際のデータから区別することは難しいでしょう．

もう1点は過去のエントリーでも述べていますが，世代時間と分子進化速度との関係です．中立説ではこれは説明できなく，突然変異は年あたり一定という説明が必要ですが，ほぼ中立説は集団サイズと世代時間の負の相関によって説明ができます．ただし，突然変異率の推定は未だに難しいことが多く，古くからモデルとなってきた世代あたり一定の突然変異率という前提が本当に正しいのかということに対する明確な答えは出ていません．ヒトの場合，父親の年齢に従って突然変異の数が上がることが知られており，これが突然変異を年あたり一定にする方向に働いているのかもしれません(4)．また，ヒトのミトコンドリアの突然変異においては年あたり一定とした方がよさそうだという報告もあります(5)．

最後に集団内の多様性に対する考えです．置換率の問題と同様，ほぼ中立説では集団サイズが小さくなれば，それだけ弱有害な変異が集団中に存在することになります．最近になって様々な生物集団で遺伝的多様性が調べられていますが，どうやらこのパターンは不変的にみられるようです．それではこのパターンは中立説でも説明できるのでしょうか．木村先生の考えでは集団中である程度の頻度にある変異はほとんど中立であるとしました．集団サイズが小さくなると今まで有害であった変異が「effectively neutral」になります．したがってもともと弱有害であった変異が集団中に広まることができるようになりますから，予測はほぼ中立説と変わりません．

ところが，実際の集団中の変異の頻度を見てみると，アミノ酸を変えるようなDNAの変異は変えないような変異よりもより頻度の低い方に偏っています．頻度が比較的高い，例えば10%以上の頻度のものであってもアミノ酸を変える変異の割合が期待値よりも多くなっているようです(6)．そのようなパターンを見る限りは，やはり「effectively neutralとそれ以外」といったような分け方をするのではなく，太田先生のモデルのように連続的な選択圧のパラメータを考えた方が現実に近いのではないかと思います．

これらのことを踏まえると，本質的な違いはやはり，もともと弱有害だった変異が結果として中立になったときにそれを弱有害ととらえるか中立ととらえるかという問題が，大きな考え方の違いだったのではないかと考えています．ただ，考え方が違っていたとしても，予測される結果が重なっているところが多く，違いがなかなか理解されにくいのかもしれません．

1.       M. Kimura, Mol. Biol. Evol. 1, 84 (December 1, 1983, 1983).

2.       M. Kimura, The Japanese Journal of Genetics 66, 367 (1991).

3.       T. Ohta, Annual Review of Ecology and Systematics 23, 263 (1992).

4.       A. Kong et al., Nature 488, 471 (Aug 23, 2012).

5.       Q. Fu et al., Nature 514, 445 (10/23/print, 2014).

6.       A. Kiezun et al., PLoS Genet. 9, e1003301 (2013).

* 分子進化は一般的には固定した変異だけを考える．

留学のすゝめ

UJA (United Japanese Researchers Around the World) さんが実験医学で連載している「留学のすゝめ」という記事に「ポスドクからの留学先の選び方」というタイトルで体験談を寄稿させていただきました．

以下のURLより記事の一覧が参照できます．Web記事なので誰でも読めます．

https://www.yodosha.co.jp/jikkenigaku/ryuugaku/susume_5.html

アメリカに留学したのはずいぶん昔の話なのですが，これから留学を考えている人の背中を少しでも押すことができればよいのではないかと考えています．

北大情報科学研究科ネットジャーナル

研究内容を宣伝させていただきました．

http://www.ist.hokudai.ac.jp/netjournal/net_40_1.html