In 2009, influenza virus caused pandemics in the human population: H1N1/09. Oneimportant issue in studies of influenza viruses is to predict possible changesin genomic sequences, and we focused such characteristics of influenza virusgenomes that depend on host animal sources using a novel bioinformaticsstrategy (Batch Learning Self Organizing Map, BLSOM).
We constructed BLSOM with oligonucleotide and codon frequencies for allinfluenza virus strains available. H1N1/09 strains have oligonucleotide andcodon compositions that are clearly different from those of classical seasonalhuman strains, e.g., classical H1N1 and H3N2. Frequencies of theseoligonucleotides and codons may change for establishing continuous andefficient infection cycles among humans to increase fitness. Therefore, wecompared the sequence of the strain isolated in the very early stage of thepandemic with those from approximately 100 H1N1/09 strains isolated in thelatest stage of the pandemic. Oligonucleotides and codons that were clearlydifferent from those of seasonal human strains were changed towards those ofthe classical seasonal human strains.

研究分野 : バイオインフォマティクス
keywords : influenza virus, BLSOM, oligonucleotide

When a population encounters a novel environment, it sometimes shows muchlarger phenotypic variance than that under normal conditions. This implies theexistence of cryptic genetic variations, which are considered to facilitateevolution by producing phenotypic variations in response to environmentalchanges (plasticity). We examined how the interaction of gene regulatorynetworks and environments influenced the accumulation and emergence of crypticgenetic variations using individual-based simulations.
The results showed that the amount of cryptic variations was largely determinedby the size of gene regulatory networks, i.e. the number of genes relevant tothe phenotypes. The other network attributes such as connectivity had lesseffects. The phenotypic effects of novel environments were dependent oncis-regulatory regions involved in reception of environmental stimuli andnetwork topology.
The environments that the organisms experienced through generations alsoinfluenced cryptic genetic variations. Increasing the strength of selectivepressure decreased the amount of genetic variations that caused visiblephenotypic variations in normal environments, and increasing the number ofenvironments that an individual encountered within its life decreased crypticgenetic variations.
These findings will be helpful for understanding the role of cryptic variationsand phenotypic plasticity in the context of population genetic process.

研究分野 : 進化理論
keywords : 隠蔽変異, 遺伝子制御ネットワーク, 個体ベースモデル

　アフリカ大地溝帯の３古代湖には、それぞれ数百種類ものシクリッド魚類が生息し、各湖内で爆発的な種分化を遂げてきた。その種分化メカニズムを解明するには、オス色彩の遺伝的基盤を探ることが重要なキーとなる。しかし、これまでの研究で用いられてきた方法では、十分な検証が難しい。つまり、オス色彩の異なる近縁種からF２を作成し、その色彩の分離比から遺伝的基盤を推定しているのだが、この方法では野生個体群を使った検証が困難である。
　そこで本研究では、集団内に明瞭なオス色彩２型を示す種類を用いた。「青尾型オス」と「オスが全て黄尾型になる家系のメス」をF0とした家系を作成し、F2の色彩の分離比から、オス色彩が１遺伝子座２アリルのメンデル遺伝に従うことが示唆された。ただし、まだ調べた個体数が少ないため、最終的な結論を得るには至っていない。今後はF２を連鎖解析に供して色彩遺伝子と連鎖するマーカーを探索し、そのマーカーを野生個体群を使った関連分析に供する。これにより、飼育個体と野生個体群の両面から色彩の遺伝的基盤が検証できるものと考える。

研究分野 : 進化遺伝学
keywords : シクリッド, 色彩, 集団内多型

ヒトの病気や高次認知機能などの理解には、げっ歯類以外の実験的な操作が可能なモデル動物の開発が必要不可欠である。ニホンザルは、ヒトに近い生理機能を有し、高度な認知機能をそなえているため、医学研究や脳研究に多大な貢献が可能となる。本研究では、ヒトに最も近いモデル動物となり得るニホンザルに着目し、実験動物化へ向けた試みとしてエキソーム解析を行なった。ヒト用プローブを用いて、京都大学霊長類研究所で飼育されている２個体（高浜群、箕面群）を選抜しエキソーム解析を行なったところ、ターゲット領域（ヒト用プローブに対するアカゲザルゲノムの相同領域、約40Mb）の79～85%の配列をカバーする解析結果が得られた。また、カバー率が20倍以 上の領域も全エクソン領域の82～87%に達していた。この数字はヒトエキソーム解析の結果と遜色ない結果であり、ニホンザルエキソーム解析にも既存のヒト用キットが使用可能であることが分かった。これはコストやスループットを考えると、ニホンザルにおいて新規にプローブをデザインするより得策である。また、詳細な変異解析を行なった結果、それぞれの個体特異的な遺伝子機能が失われるような変異を15箇所程度見つけた。

研究分野 : 比較ゲノム科学
keywords : ニホンザル, エキソーム,モデル動物

We previously characterized copies of a SINE family, AmnSINE1, present as apart of conserved non-coding elements in mammalian genomes (Nishihara et al.,GenomRes. 2006). This indicated that the AmnSINE1 had acquired a function inthe common ancestor of mammals. Because these SINEs are highly conserved inmammals, they were responsible for the mammalian-specific evolutionary changes.We aimed to elucidate what is the evolutionary role of AmnSINE1s in mammals andperformed the screening for the functional AmnSINE1 loci. To test whether theAmnSINE1 loci conserved in mammals have a function, at first, we examined theenhancer activity of the loci using a mouse enhancer assay system. We havedemonstrated that two AmnSINE1 loci are enhancer of the genes involved in thedevelopment of the brain (Sasaki et al., PNAS 2008). In this study, we obtainedthe other functional locus, AS3_9 locus, showed the consistent enhanceractivity in the maxillary prominence and palate shelves. We showed here thedetail analysis of this locus.

研究分野 : 分子進化学
keywords : evolution, SINE, enhancer

多くの集団遺伝学的統計量の理論値は、歴史的には拡散法を用い遺伝子頻度の分布を解析的に求める事によって得られてきた。80年代に遺伝子系図学が現れた後も、モデルによっては系図学を用いるよりも拡散法を用いた方がうまく統計量が得られる場合もあり、また近年では系図の過程と拡散方程式の双対性が注目されるに至り、拡散法によって遺伝子頻度分布を解析的に求める研究はその重要性を失ってはいない。しかしながら連鎖のある2座位以上のモデルに関する遺伝子頻度分布の解析的研究は、その複雑さから現在まであまり行われてこなかった。一方で確率論の分野では、強い解を持つ拡散過程に対してブラウン運動に沿った漸近展開を保証する理論が展開され、更に多変量の統計的推定量の密度関数の正規分布に沿っ� ��漸近展開を合わせる事で、具体的な高次元の拡散過程の密度関数の漸近展開が可能になった。今回はこの理論(小分散漸近理論)を応用することにより、2座位2対立遺伝子モデルの頻度分布の近似公式を得た。近似公式は突然変異率が高い場合にはうまくフィットする事を確認した。

研究分野 : 集団遺伝学
keywords : 連鎖不平衡, 拡散方程式,小分散漸近理論

近年のDNA解析技術の飛躍的な進歩により利用可能となった膨大なヒトゲノム多型データから、複数集団にわたる集団構造を解析するために、系統解析、主成分分析、およびクラスタ分析などの多変量解析が用いられている。しかしながら、得られる解析結果は、必ずしも過去の移動や混血を直接反映しているわけではなく、数理解析による歪みが現れる場合があることが報告されている。本研究では、複数の移住モデルをコンピュータシミュレーションし、現れ得る数理解析上のアーティファクトについて整理をおこなった。その結果、１）分岐様パターン、２）移住様パターン、３）混血様パターンと呼べるパターンの違いを確認した。この結果を踏まえで、多変量解析の結果に基づいた、� ��トの拡散についてのモデル構築を試みている。

研究分野 : ゲノム人類学
keywords : ゲノム多様性, 集団, 多変量解析

Although transposable elements such as short interspersed elements (SINEs) havebeen regarded as ""junk DNA"", we previously reported thatmany AmnSINE1 loci are evolutionarily conserved across mammalian genomes, andthat two of them act as distal enhancers in mammalian brain. Here, we show thatthe AS021 enhancer recapitulates the expression of SATB2 at later embryonicstages and after birth in the developing layers 4-6 of neocortex, especially inneurons projecting through the ventral portion of the corpus callosum. Inaddition, we show that the 5' and 3' elements of the AS021 locus drive specific enhancer activity in thelateral and dorsal pallium, respectively. Furthermore, by analyzingtranscription factor binding sites within conserved AmnSINE1 sequences, wepropose a possible regulatory network in which AS021 enhancer might beinvolved. There results suggest that exaptation of the AS021 SINE locus mighthave been involved in the establishment of interhemispheric communication viathe corpus callosum, a eutherian-specific brain structure.

研究分野 : 分子機能進化
keywords : SINE, エンハンサー, 哺乳類進化

Japanese prickly ash (Zanthoxylum ailanthoides Siebold & Zucc.) is acommon pioneer tree in Japan growing in disturbed areas such as canopy gaps andthe edge of forests. In this study, nucleotide variation at 26 nuclear loci in Z.ailanthoides was analyzed in two candidate refugium populations in order toinfer the demographic history of this species in Japanese archipelago using theisolation-with-migration (IM) model. The estimated divergence time betweenthese two candidate refugium was about 4000-20000 years ago. In addition,unexpected asymmetric migration rates were detected between these twopopulations. To know the relationship of these two populations to populationslocated in other regions, additional four populations were investigated using10 loci. The MLE of the divergence time between the former two populations waslargest among those of the other pairs of populations. The results indicatedthat the current population structure in Japanese archipelago was establishedafter the maximum glacier.

研究分野 : population genetics
keywords : pioneer tree, demographic history, IM model

Variable Charge X/Y (VCX/Y) is primate-specific orphan gene family that islocated on X and Y chromosomes. VCX/Y protein family might be involved in theregulation of ribosome assembly during spermatogenesis and in the mentalimpairment of X-linked ichthyosis patients. The BLAST search for VCX/Y homologin several mammalian genomes reveals that VCX sequences are generated fromnon-coding DNA and that 5' and 3' half of the gene has independent origin. The phylogenetic analysisof the 5' half of the gene (proto-VCX) shows that asegment similar to the proto-VCX has existed in the stem lineage of mammals,.This proto-VCX segment seemed to duplicate several times. One of theseduplicated sequences fused with the 3' half of the extantVCX, although we do not identify the origin of this 3'part. This fusion took place before the simian and prosimian divergence butafter the amplification of proto-VCX and then the newly fused gene, VCX,further duplicated species-specifically in the lineage leading to great apesand humans. Surprisingly, we found SPANX and CSAG gene families are alsogenerated de novo by different amplification of proto-VCX genes.

研究分野 : 分子進化
keywords : VCX, sex chromosome, Orphan

性の維持問題の解決を困難にしている原因である性の2倍のコストは，子への投資を行わないオスの存在を必要とするが，この条件は同時にオス間の繁殖を巡る競争を強め，その繁殖成功を高める形質に対する強い選択圧をもたらすことになる．
この観点から単為生殖が進化した状況を考えると，単為生殖を行ったメスは2倍の利益を獲得できる一方，単為メスをも受精可能な対抗形質はオスにとって有利に働くと予想される．すなわち，2倍のコスト条件の下では「性の維持」を巡って性間の利益は潜在的に対立すると考えられるが，従来の研究は単為生殖の進化とオス・単為メス間の生殖隔離が同時に達成されることを暗黙の前提としており，このような性的対立の影響は考慮されていない．
そこで今回，私は単為生殖が侵入した下でのオスの対抗・メスの拒否形質間の性的対立を調べるための数理モデルを作成し，その解析を行った．その結果オスの対抗形質の進化は，間接選択：対抗オスとの交尾は息子を通して単為メスの繁殖成功を高める，直接選択：形質間の軍拡競走は両形質に働く選択圧が等しくなる点で釣り合う，という二種類の効果を産むため性の維持に有利に働くことが明らかとなった．

研究分野 : 進化生態学
keywords : 性の維持, 性的対立, 性拮抗的共進化

集団の遺伝的構成の時間変化を進化とよぶが、これになぞらえて、集団の文化的構成の時間変化を文化進化とよぶ。こうした文化進化を可能にする強力な学習能力は、ヒトの特異性のひとつとして挙げられることも多い。ヒトの文化は適応的な面が強調されることが多いが、たとえば先進国で見られるような出生率の低下など、適応的とは考えにくいものも存在する。このような非適応的な文化について考察することは、適応的な文化について考察するよりも、ヒトが持つ学習バイアスについて多くの知見をもたらしうる。
「ひのえうまの年の生まれの女は夫を食い殺す」とするひのえうまの迷信も、このような適応的でない文化のひとつだと考えられる。1966年には前年比25%という大幅な出生率の低下が見られたが、これはこの迷信を信じたためだと言われている。この1966年の出生率減少の地域差と、方言間の距離に相関が見られたので報告する。

研究分野 : 進化人類学
keywords : 文化進化, 人間行動

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Elucidation of co-evolutionary mechanism at the protein level is a goal ofmolecular evolutionary study. We attempted to determine the molecularco-evolutionary mechanism of a protease and its proteinaceous substrate usinghatching enzyme and egg envelope protein as a model system. Hatching enzyme issecreted by embryos and digests the embryonic egg envelope, enabling hatching.We found that hatching enzymes from medaka (Oryzias latipes) and killifish(Fundulus heteroclitus) demonstrated species specificity in egg envelopedigestion. We elucidated the amino acid residues responsible for species-specificdigestion from both the egg envelope proteins and hatching enzymes, andproposed a mechanism for the species specificity. Finally, we reconstructedancestral teleostean hatching enzymes using a maximum likelihood method, andgenerated their recombinant proteins. By observing the activity of theancestral enzymes, we inferred evolutionary shift of the substrate specificityof hatching enzymes. These data lead us to propose that co-evolution of thisenzyme-substrate pair was initiated by substitutions in the enzyme, resultingin altered substrate specificity that allowed later substitution of thesubstrate.

研究分野 : 分子共進化
keywords : 孵化酵素, ZPタンパク質,共進化

Auditory system strongly contributes to animals for hunting and protectingagainst enemy. Thus, this system is important for animals to survive andprosper. Since the diversity in auditory system allows vertebrates to adapttheir environments, hair cells, the receptor of sound should have played a keyrole in the evolution of the system. To reveal the functional sites contributedto their diversification, we compared the genes involved in the hair celldevelopment. The sequence comparison of 34 genes related to hair cellsdevelopment (Ralph et al. 2002) among 13 vertebrates revealed 19 orthologousgenes amongst all the classes. Interestingly the phylogeny of 15 genes amongthem showed the longest branches for vertebrates living in aquatic environment(i.e. fish, amphibian, dolphin, platypus), despite of their distantphylogenetic position. By comparing amino acid sequences, we identified 29sites distinctive in these vertebrates from the terrestrial. Among them, ninesites were located on functionally known domains such as sema and PSI workingon signalling and cell structure. On the other hand, 20 sites located infunctionally unknown regions. All these sites might contribute to theevolutional innovation in hair cells for adapting to the aquatic environment.

研究分野 : 感覚器の進化
keywords : hearing, hair cell, aquatic vertebrate

日本列島沿岸は、アオウミガメの太平洋における分布域として北限に位置し、主要な産卵地は琉球列島および小笠原諸島に分布する。本種は母浜回帰性を持つことが知られている(Bowen et al. 1992, Encalada et al. 1996)。これまでに日本の産卵個体群について、八重山諸島と小笠原諸島の産卵個体を用いたミトコンドリアDNA (mtDNA) の解析が行われ、両諸島の個体群は遺伝的に有意に分化していることが示された(内藤 2006)。しかしながら、琉球列島における本種の産卵地は全域に分布しているものの、上記の八重山諸島以外の産卵個体について遺伝的解析は行われていない。そのため、琉球列島における本種の産卵個体群の構造は不明である。そこで本研究では、沖縄本島とその周辺の島から得られた産卵個体の試料を用いてmtDNAを解析し、八重山諸島および小笠原諸島の産卵個体から検出されたハプロタイプと比較した。その結果、沖縄本島の産卵個体群は、八重山諸島および小笠原諸島の産卵個体群とは遺伝的に有意に異なる結果となった。このことから、日本沿岸には本種の産卵個体群として少なくとも3集団が存在する可能性が示唆された。

研究分野 : 分子生態
keywords : 琉球列島, 産卵個体群,mtDNA

次世代シーケンシング技術は、ハイスループットな塩基配列決定法として、分子系統進化の研究でも有効利用できる可能性が高い。異なる種や遺伝子に関して得られたDNAに識別タグ配列を付与することで、多検体を同時並列解析する技術も報告されている。我々は、脊椎動物ミトコンドリアゲノム（mtDNA）の並列解読に次世代技術を応用するために、様々な爬虫類グループにまたがる配列既知の個体を用いて、Roche GS FLX Titaniumゲノムシーケンサーを利用したmtDNA配列決定の効率性と正確性を検討した。その結果、mtDNAの制御領域内にしばしば見られる反復配列領域を除けば、参照配列なしでアセンブルを行うde novo配列決定法によって、ほぼ正確にmtDNA全塩基配列を復元できることが示された。DNA定量を正確に行えれば、10-30種のmtDNAを並列解読することも可能である。しかし平均360 bpのread長で1000 readsを超える程度のread量を確保できないと、主としてホモポリマー部位における次世代シーケンサーのシーケンスミスによって、正確な配列決定が困難になることも示された。

研究分野 : 分子系統進化学
keywords : 次世代シーケンサー, 爬虫類, ミトコンドリアDNA

ヤモリ下目は1100種を超える現生種を含む大きなグループである。ヤモリ下目の科レベルあるいは科内の亜科や属レベルの系統関係や生物地理にはまだ検討すべき点が多い。本研究では、ミトコンドリアゲノム全塩基配列（ミトゲノム配列）をヤモリ下目の様々なグループの代表種から取得することで、ヤモリ類の系統とミトゲノムの分子進化様式の解明を試みた。次世代シーケンサーを用いてタグ付け並列解読を行い、コード領域のほぼ全長を決定するとともに、制御領域内の繰り返し領域をまたぐ部分はマニュアルシーケンスにより完成させた。２種のミトゲノムにおいてコードするtRNA遺伝子の欠損または偽遺伝子化が示され、別の１種において大規模な遺伝子配置 の変化とtRNA遺伝子の再指定が認められた。ミトゲノム配列を用いた約３０種の系統解析において、ヒレアシトカゲ類が最も初期に分岐した系統関係が示され、チビヤモリ類とスキンクヤモリ類の近縁性も強く支持された。現在、ギャンベルらによって最近提唱されたPhyllodactylidaeクレードの妥当性などについて、詳細な解析を行っている。

研究分野 : 分子系統進化学
keywords : 分子系統樹, ヤモリ, ミトコンドリアDNA

ハツカネズミの亜種Mus musculus domesticusとM. m. musculus/molossinusは約50万年前に分岐し、現在これらの間には生殖隔離が確立している。我々は、主にM. m. domesticus由来であるC57BL/6J系統の遺伝的背景の中に、M. m. mollosinus由来のMSM系統のX染色体を導入したC57BL/6J-ChrXMSM系統で雄の生殖能力が欠失することから、この系統を利用して生殖隔離に関わる遺伝子群を同定し、その遺伝的メカニズムを明らかにすることを目的に研究を行っている。C57BL/6J-ChrXMSM系統は、精子形成において、精原細胞が減数分裂に移行できないために最終的に精子数が顕著に減少しており、これが生殖能力の欠失の一因と考えられる。遺伝学的解析により、この表現型は、X染色体と常染色体上の二カ所にある遺伝子群との不和合が原因であることが示された。また、発現解析から、減数分裂の開始に関わる遺伝子群の発現に顕著な差がみられることが分かった。大会では、これらの遺伝子群とQTL解析により示された原因候補遺伝子群との関係について考察する。

研究分野 : マウス遺伝学
keywords : 生殖隔離, 種分化, X染色体

ヤチグモ科のクモ類は森林内に普通に見られる地上性の捕食者であり、落葉層中、倒木や石の下、岩の割れ目の間、切り立った土壁の窪みの中などに生息し管状住居を造る。全北区に広く分布し、22属約450種が記載されている。日本からは11属108種が知られているが、未記載種も多い。それぞれの種間の系統関係はほとんどわかっておらず、また分子情報を用いたヤチグモ科内の系統推定は現在まで行われていない。本研究は日本のヤチグモ類の分類の再検討を目的とし、トポタイプ標本から抽出したDNAの分子情報に基づき系統解析を行った。
その結果、日本のヤチグモ科の半数以上を占めるヤチグモ属のクモは単系統群ではないことが明らかとなった。日本産のヤチグモ科全体には4つのクレードが認められ、それぞれのクレードにヤチグモ属と他の属のヤチグモが含まれている。またヨーロッパに分布するヤチグモ属のタイプ種を含む狭義のヤチグモ属のクモは日本には分布しておらず、現在ヤチグモ属とされている日本産のクモは全て属分類の見直しが必要である。

研究分野 : 分類・系統
keywords : クモ, 分類, 日本

核ゲノムコードの複数の遺伝子を束ねた分子データセットを用いて脊椎動物の系統解析を行う研究が増えてきている。核遺伝子を用いて系統解析を行う場合、多くのイントロンが存在するため、イントロンレス遺伝子を選んでPCR増幅を行うか、少々手間をかけてcDNA塩基配列を取得する必要がある。この点が用いる遺伝子レパートリーに制約を与え、また効率的なデータ取得を阻害する要因となっていた。我々は、次世代シーケンスを用いたトランスクリプトーム解析によって、４種の有鱗目（シマヘビ、ヒョウモントカゲモドキ、サバンナオオトカゲ、サンドフィッシュ）の肝臓より６万－２１万readのcDNA断片塩基配列（平均断片長約400 bp）を取得した。それを基にde novoアセンブルを行ったところ、それぞれの種の肝臓で優先的に発現する遺伝子に関するほぼ完全長のcDNA塩基配列を100以上決定できた。現在、４種間での優先発現遺伝子の共通性や系統解析に適した遺伝子の選別などに関して検討を行っているので、その結果について報告する予定である。

研究分野 : 分子系統進化学
keywords : 次世代シーケンサー, 爬虫類, トランスクリプトーム

The Laboratory of Ethology, Kyoto University has maintained a　Drosophila melanogaster in a constantdark condition for 56 years, 1400 generations. Under mating competition withthe wild type strains, the " Dark-fly " exhibited about 3% higherheritability in a dark condition, indicating that Dark-fly is adaptive in darkconditions. To address the molecular nature of the adaptation, we performedwhole genome sequencing for Dark-fly and identified 240,000 SNPs. 90.9% of theSNPs were located in non-coding regions and the remaining 9.1% were into genecoding regions. Among them, 2.0% were classified as non-synonymous SNPs whichalter the amino acid sequence. We identified 21 Gene Ontology families, inwhich the Dark-fly non-synonymous SNPs are concentrated. 3 out of 21 familiesconsist of glycosyltransferases and the other 3 families consist of channels.We also detected 40 genes carrying nonsense mutations which gain a stop codon.These include genes encoding olfactory receptors, an enzyme involved in eyepigmentation and a light-receptor. Our results revealed unique features ofDark-fly genome.

研究分野 : 実験進化
keywords : ゲノム, ショウジョウバエ,環境適応

We investigated the evolution of egg envelope digestion by fish hatchingenzymes at a protein level. According to a phylogenetic tree of fish hatchingenzyme genes, two early diverged groups of Teleostei—the Osteoglossomorpha andElopomorpha—possessa single type of gene. Gene duplication occurred before diversification of theOtocephala and Euteleostei, so these groups now possess two kinds of genes, encodingclade I and clade II enzymes. We examined the egg envelope digestion mechanismsof several fish hatching enzymes, and suggested that the ancestral form ofteleostean hatching was swelling of the egg envelope produced by a singleenzyme. The clade I enzyme of the Euteleostei swells the egg envelope,conserving the ancestral function, whereas the clade II enzyme solubilizes itsswollen egg envelope, having acquired a new function. On the other hand, boththe Otocephalan clade I and clade II enzymes simply act to swell the eggenvelope. Thus, these enzyme systems are not advantageous, unlike those of theEuteleostei. We show here how the duplicated gene has gained a new function bycomparing egg envelope digestion mechanisms between the Euteleostei andOtocephala using cleavage sites on egg envelope proteins and the substratespecificity of the enzymes.

研究分野 : タンパク質機能の進化
keywords : 孵化酵素, タンパク質機能の進化,

生物システムの進化過程は、システムの安定性に起因する拘束条件や、時間的に変動する環境条件に依存し、その適応度地形上の表現型変化は複雑な軌跡を描く。その軌跡が持つ性質を解析することは、進化過程の理解のための重要な意味を持つ。そこで本研究では、大腸菌の実験室内での進化実験系を用いて、その表現型・遺伝子型がどのような軌跡を描くかを解析した。具体的には、Escherichia coli W3110を親株として、5%エタノール含有M9培地において複数独立系列での培養を1000世代程度行い、その環境下で比増殖速度が親株と比較して2倍程度上昇したエタノール耐性株を6株取得した。マイクロアレイ解析や質量分析器による代謝解析を用いて、この進化過程における表現型の変化を解析したところ、6株の耐性株において共通の変化が生じていることが見出された。一方で、次世代シーケンサによるゲノム変異解析を行ったところ、この進化実験において集団中に固定された変異の数は数個であり、異なる耐性株の間での共通の変異はほとんど見出されなかった。こうした網羅的解析の結果を基に、進化ダイナミクスが持つ性質を議論する。

研究分野 : 実験室進化
keywords : 実験室進化, 大腸菌, 網羅的解析

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　屋久島の高山帯では82の分類群において植物体の小型化現象が報告されており、それらのいくつかでは、小型化が屋久島で独自に進化したことが明らかにされている。
　本研究では、屋久島の高山性ミニチュア植物のひとつであるヒメコナスビと、その祖先種であるコナスビの形態形質の差異に遺伝的なバックグラウンドが存在するかどうかを明らかにするべく、共通圃場実験をおこなった。その結果、今回計測した大きさに関するいずれの形質においても、ヒメコナスビはコナスビに比べて有意に小さくなることが明らかとなった。すなわち、両者の形態形質の差異には遺伝的なバックグラウンドが存在することが明らかとなった。また形質間の相関をみると、葉の表皮細胞サイズは葉の表皮細胞数とは強い相関を示さず（r = 0.21）、両者はそれぞれ独立の遺伝子に制御されている可能性が示唆された。
　さらに、両者間の交配可能性を検証するため、人工的に相互に交配させた結果、どちらを母親にした場合も高い種子の稔性を示し、その種子は高い発芽率を示した。このことから、コナスビとヒメコナスビは両方向に交配可能であることが明らかとなった。

研究分野 : 適応進化
keywords : 屋久島, 高山性ミニチュア植物, 遺伝相関

ニホンイタチMustela itatsiは日本本土の３島（本州，四国，九州）および多くの周辺島嶼に分布する日本固有種である．先行研究によりニホンイタチの頭骨サイズには顕著な地理的変異が存在することが指摘されてきたが，用いられた標本数が少ないためその全体像は明らかになっていない．本研究では日本本土産15個体群186個体の頭骨31計測部位を用いて多群主成分分析により抽出した形態的特徴と環境要因との関連性を検討した．多群主成分分析において，PC1はサイズの変異を表すと考えられた．PC2は第４小臼歯幅，頭蓋基底幅，内臓頭蓋長， PC3は歯の近遠心径及び頬舌心径，神経頭蓋部のプロポーションの変異を表すと解釈された．これらの主成分のうち，PC3のみが気候及び地理的パラメーターとの間に有意な相関を示し，特に冬期の平均気温との相関が高く，頭骨形状の変異に環境要因が関わっていることが示唆された．一方でサイズの変異には環境要因との関連が見られず，地理的に不連続な変異パターンが見られ，過去に地域個体群間の遺伝的隔離が生じた可能性が考えられる．

研究分野 : 生物地理学
keywords : ニホンイタチ, 地理的変異,環境要因

形質の多様性を生み出す進化プロセスは遺伝的浮動や自然選択に起因しており、これらの相対的な影響の理解は進化生物学における課題の一つである。進化プロセスを推定する様々な手法のうち、遺伝子発現を調節する転写制御領域を対象とした手法はあるが、それらは発現量の変化は対象としていない。遺伝子発現の変化は表現型変化へ直接影響するため、自然選択の検出において対象とされるべきである。近年、転写因子の熱力学平衡を仮定することで転写因子結合部位であるシス制御配列から遺伝子発現量を予測するモデルが提唱され、遺伝子発現とゲノム配列の関係が明らかになりつつある。そこで本研究では遺伝子発現の適応進化を検出するために、このモデルを用いて発現量の増減に及ぼすシス制御配列の自� ��選択の検出手法を開発した。これは、対象種のシス制御領域配列へランダムに変異を起こして得られる発現量の分布と近縁種の発現量との比較から、比較した種の発現量がランダムには起こり得ない場合を自然選択として検出する手法である。これを酵母に適用して自然選択が検出された先行研究と比較し、手法の妥当性や酵母の遺伝子発現の変化による適応進化について議論したい。

研究分野 : 進化理論
keywords : 転写制御, 自然選択検出,酵母

 南半球に棲むノトセニア亜目魚類の中で南極大陸周辺海域に生息するグループでは、ミトコンドリアゲノムにおいて、ND6遺伝子から調節領域（D-loop）に及ぶ部分で重複が起き、遺伝子の順序が変化したことが知られている。また、ATP合成酵素のサブユニットをコードするミトコンドリア遺伝子であるATP6/8では多くのアミノ酸置換が生じたことが報告されている。
　本研究では、タンパクをコードする全てのミトコンドリア遺伝子に対して、スズキ目の他の亜目と枝長検定を行い、その結果、ノトセニア亜目では全遺伝子について多くの亜目より枝長が長いことが示された。また、機能的制約の指標である同義塩基置換速度に対する非同義塩基置換速度(dN/dS)をスズキ目のサバ亜目、ベラ亜目魚類と比較したところ、COI遺伝子を除き、ノトセニア亜目魚類でdN/dSが大きいことが示された。一方で、ミトコンドリア遺伝子でリボソームをコードする12S,16S遺伝子についてもノトセニア亜目で枝長が長いことが示された。これらのことから、ノトセニア亜目で、ミトコンドリアのタンパク質のアミノ酸置換が多くなった原因として、ミトコンドリアゲノムにおける突然変異率の上昇と呼吸関連遺伝子の機能的制 約の変化が考えられる。

研究分野 : 分子進化
keywords : ノトセニア亜目魚類, 細胞呼吸, 機能的制約

化石記録に見られる形態進化パターンを解析する際に，成体の形状だけでなく，個体発生変異の評価も重要である．とりわけアンモノイド類には，成長に伴い殻形状が著しく変わるものが数多く知られている．近年，アンモノイドのこうした個体発生変異パターンの多様性を評価するために，多変量アロメトリー解析を形態空間解析に拡張した方法が提唱されたものの，距離変量に基づく伝統的形態測定学の範疇の手法であり，殻形状の限られた特徴しか捉えられない．本研究では，輪郭形態測定学の手法を拡張して，アンモノイドの殻の縦断面を対象に，各成長段階における螺環断面の形状とその個体発生変異を同時に表現する方法を提案する．本手法では，様々な成長段階について，各螺環断面の輪郭に沿ったx, y座標を計測し，これを各輪郭に沿った位置と成長段階の関数で表し，高次元フーリエ解析の手法を応用して，様々な周波数の係数群によって形状関数を表す．これらの係数を変量とした主成分分析によって，各個体の殻断面形状とその個体発生変化を座標付ける．本発表では，例として，デボン紀～白亜紀のアンモノイド63種を座標付けた結果を紹介する．

研究分野 : 古生物学
keywords : 形態測定学, 球面調和関数変換, アンモノイド

他殖から自殖への進化は植物において一般的にみられる現象である。自殖の進化にはゲノムに生じる有害突然変異が関わっていると考えられている。集団中の有害突然変異の動態に注目した研究からは部分的自殖は進化的に安定となりえないことが示唆されているため、部分的自殖を行う植物は他の何らかの要因によって進化的に安定となっているか、純粋戦略間を移行中の過渡的な状態にあると考えられる。
われわれはほとんど理論的検証がなされていない後者の可能性に注目した。もし完全な自殖が完全な他殖から直接進化しうるのであれば、自殖の進化は速やかに完了し、我々がその過渡期を目にする可能性は低いであろう。一方で、自殖の程度が徐々にしか上昇しない場合、完全な自殖に至るのに長い過渡期を経ることになり、部分的自殖を行う種が進化の途上にある可能性を否定できない。現実的なパラメタセットのもとで有害突然変異動態と自殖進化の過程を検証するシミュレーションを行った結果、世代あたりに生じる有害突然変異の数が中程度であるときに自殖の程度が徐々にしか変化できず、進化に時間を要するであろうケースが見出された。

研究分野 : 進化生態
keywords : 自殖, 有害突然変異, 近交弱勢

苦味感覚は食物に含まれる生理活性物質や毒性物質を検知する機能を持つので、苦味受容体遺伝子TAS2Rは環境の違いなどに応じて進化的に柔軟な変化を示すことが推測される。我々はニホンザルTAS2Rの多型解析から、環境適応過程における遺伝子進化の解明を目的に本研究を行った。はじめに、様々な地域由来のニホンザル409個体においてTAS2Rファミリーの一つであるTAS2R38の遺伝子型多型解析を行い、12サイトに塩基置換を同定した。このうち紀伊半島地域集団のみから、開始コドンに起きた変異が発見された。この変異はその性状から受容体の機能を失っているものと推察された。細胞レベルの機能解析実験ならびに個体レベルの行動実験をおこなったところ、この変異はまさに� �味感受性の低下を引き起こしていることが明らかになった。近縁種であるアカゲザルのTAS2R38配列との比較から、この変異はニホンザルとアカゲザルが分岐した後にニホンザルで固有に起きたことが示唆された。TAS2R38は柑橘類やアブラナ科の植物に含まれる苦味物質を受容することが知られている。これらのデータをもとに、ニホンザルの地域特異的苦味感受性変異について、霊長類の進化的側面、採食行動に関わる生態学的側面から考察する。

研究分野 : 遺伝学
keywords : 霊長類, 味覚受容体

コイ科ウグイ亜科魚類は淡水魚の中でも非常に多様化したグループであり24属874種で構成される。本亜科は形態的特徴によりleuciscinとphoxininに分類され、leuciscinは主にヨーロッパに生息するグループ、phoxininは主に北米に生息するグループで構成される。そして、leuciscinとphoxininが接する極東地域には両グループが混在し、本亜科の系統進化を考える上で非常に興味深い地域である。ウグイ亜科全般を網羅したミトコンドリアDNA cyt b遺伝子を用いた先行研究ではウグイ亜科魚類は大きく５つの系統群に分かれることが示唆された。しかしながら、解析に用いた遺伝子配列情報の限界もあり、その系統群の分岐順序には未だ検証の余地が残されている。本研究はウグイ亜科の進化史についてさらに詳細な検証を行うため核遺伝子配列のRAG1遺伝子、E１遺伝子配列を用い分子系統解析を行った。

研究分野 : 系統進化
keywords : コイ科, 系統進化, 系統分類

A fruit fly species, Drosophila albomicans, has extended its distributionfrom tropical and subtropical Southeast Asia to western Japan and east China inthe North Temperate Zone since late 1980's. Adaptationto the lower temperature is plausibly attributed to the distribution expansion.In fact, we found that survival rates at 1 °C of thetemperate zone populations were higher on average than those of the tropicalzone populations. This cold tolerance was further improved by a coldacclimation at the temperature 5 °C lower than therearing temperature. To find the genes responsible for the cold tolerance, wesearched for the genes that altered expression levels during the coldacclimation, using a differential display method. As a result, 37 genes weredetected, out of which four were involved in the respiration machinery. Weconfirmed that the respiration rate of the acclimatized flies was higher thanthat of the control non-acclimatized flies. From these results, it is concludedthat the increase in the respiration rate induced by the cold acclimation islikely responsible for the increase in the cold tolerance.

研究分野 : 進化遺伝学
keywords : 低温耐性, 適応進化, 遺伝子発現

Gene duplication plays an important role in the evolution of visual system.Among vertebrates, fish are known to possess a rich and varied repertoire ofvisual opsins by gene duplications. Zebrafish (Danio rerio) have twored-sensitive cone opsin genes, LWS-1 and LWS-2, which are arrayed in a tail tohead manner in this order. Expression of the LWS-1 is later in development andthus confined to the peripheral, especially ventral-nasal, area whereas expressionof LWS-2 is earlier and confined to the central-dorsal area. However, theregulatory mechanism for their differential expression remains largely unknown.
In the present study we employed a transgenic reporter assay using fluorescenceproteins and P1-artificial chromosome (PAC) clones encompassing LWS-1 andLWS-2. We identified a 0.6-kb "LWS-activating region" (LAR) in the upstream of LWS-1 which enhances expression of bothgenes. We found that a centre 260bp region in LAR is sufficient for the earlyexpression of LWS-2. We also identified "LWS-conservedsequence"(LCS) neighboring 5'to the LAR which is highly conserved through fish to amphibians.

研究分野 : 分子色覚学
keywords : 色覚進化, オプシン, ゼブラフィッシュ

The Japanese medaka (Oryzias latipes) is a freshwater fish and has a richrepertoire of visual opsins. Up to twenty congeneric species are widelydistributed in Asia and many of these are available as laboratory stocks,providing an excellent platform to study evolutionary adaptation of visualopsins. However, variation of visual opsin repertoire has not been well studiedamong Oryzias species. O. latipes has two blue-sensitive opsin genes, SWS2-Aand SWS2-B, of which the absorption spectra are largely differentiated. In thisstudy, we compared the SWS2 opsin gene organization and expression pattern ofO. latipes with O. luzonensis, O. celebensis, O. melastigma O. minutillus andXenopoecilus saracinorum. We found that SWS2-A was absent in O. celebensis, andX. saracinorum and both genes were absent in O. minutillus, deletion points ofwhich were localized in their genome sequences. The expression of both geneswere confined to a limited area in the retina but were detected in the brain.Unexpectedly, these results suggest that SWS2 opsins are losing theirimportance in the retina in medaka species.

研究分野 : 生命科学
keywords : medaka, opsin, SWS2

コウモリ類（翼手目）は地球上の様々な環境に進出し、繁栄を遂げた哺乳類でも種数の点で二番目に大きなグループである。彼らの繁栄は飛翔能力の獲得による空中という新たなニッチへの進出によりもたらされたと考えられるが、他の哺乳類がもたないコウモリ独自の飛翔装置、すなわち翼が個体発生をとおしていかにして形作られるのかについては十分な知見が得られていない。本研究ではコウモリ胚を材料として、その四肢の形成パターン、とくに翼の運動に関与する骨格筋の形態形成について形態学的ならびに発生学的手法により記述したのでその結果を報告する。

研究分野 : 形態進化
keywords : コウモリ, 翼, 発生

子宮筋腫のための呼吸法は何ですか

Primates are generally regarded as being vision oriented. However, recentstudies have shown that primates are not necessarily inferior to other mammalsin chemical sensitivity. New World monkeys are polymorphic in color vision andare an excellent model to understand the importance of chemical sense inrelation to vision. We collected fecal DNA, foraging behavioral data and fruitphenological data from natural populations of capuchins (Cebus capucinus) andspider monkeys (Ateles geoffroyi) in Sector Santa Rosa, Área deConservación Guanacaste, Costa Rica. From these data, we attempted toassess natural selection on the genetic variation of chemical sensors. We alsoaimed to identify the chemical substances relevant for detection and inspectionof foods. As an initial step, we focused on bitter taste receptor genes for thegenetic variation study and dry-season fruit species for the odor analysis. Wereport our preliminary results in this presentation.

研究分野 : 生命科学
keywords : primate, chemical sensor, genetic variation

減数分裂組換えは、遺伝的多様性の維持に貢献すると共に、ゲノムの分子進化に大きな影響を及ぼすと考えられている。組換えが起こらない場合、各遺伝子の進化的運命は、連鎖した遺伝子への自然選択の影響を受けると予想されている。本研究では、X、Y染色体が同一の常染色体と結合して生じたアカショウジョウバエのNeo-X、Neo-Y染色体を用い、それらが共有する14遺伝子の変異について16系統間で比較した。ショウジョウバエでは一般的に雄で組換えが起こらない。つまり、雄しか持たないNeo-Y染色体では組換えが起こらないが、Neo-X染色体は雌において組換えが起こる。この特性を利用し、組換えが分子進化に及ぼす影響を実験的に検証することを試みた。その結果、Neo-Y染色体上の遺伝子は、Neo-X染色体上にある相同な� ��伝子に比べて遺伝的多様性が増加していた。この結果は、連鎖した他の遺伝子への自然選択の影響を受け、各遺伝子に働く自然選択の効果が弱まった為と考えられる。この結果から、組換えは各遺伝子に及ぼす自然選択の効果を保つことで、遺伝的多様性を維持する働きがあると示唆された。

研究分野 : 分子進化
keywords : 組換え, 遺伝的多様性, 自然選択

カタユウレイボヤは主にセルロースから構成された被のうを持ち、そのためのセルロース合成遺伝子Ci-CesAを有する。セルロース合成機能を持つ多細胞動物はホヤの仲間以外に報告されておらず、Ci-CesAが遺伝子水平伝播によってもたらされた可能性が示唆されている。本研究ではこのカタユウレイボヤCi-CesAの進化的な成立背景をより詳細に解明することを目的として、配列比較解析および分子進化解析を行った。Ci-CesAには、セルロース合成遺伝子由来の領域と分解遺伝子由来の領域が存在していることが分かっている。また、分子系統解析や相同性検索からCi-CesAは細菌からの伝播が示唆されている。今回のゲノム解析によりStreptomyces属におけるセルロース合成遺伝子と分解遺伝子は調べ� �細菌ゲノム中で最も近接していた。また、Ci-CesAの分解遺伝子領域のGC3含量(46%)はホヤ全体での平均値(43%)に近くなっていることがわかった。これらの結果から、Ci-CesA遺伝子はStreptomyces属から水平伝播し、その後の変異により分解領域が機能を失うことで現在の形として成立した遺伝子であることが示唆された。

研究分野 : 情報科学による進化解析
keywords : Ciona, 遺伝子水平伝播

　ヒトのABO式血液型遺伝子はA、B、Oの3つの対立遺伝子から成り、AはN-アセチルガラクトサミンを、BはD-ガラクトースを転移する酵素をコードしている。これらの違いは、エクソン7上での2つの非同義置換によって決定されている。一方、Oはエクソン6上での1塩基欠失によるフレームシフトによって決定されている。今回我々はヒトの多型データを用いて、7つの代表的なABO式血液型遺伝子のハプログループの進化パターンを、系統ネットワーク法を用いて詳細に解析した。まずハプログループごとに系統ネットワークを作成することによって、組換えの影響を受けていないハプロタイプを推定した。次に、それらを用いてハプログループ間の進化パターンを解析した。その結果、OとBの間の組換� �を示唆するような大きな網状構造が見られた。一方、エクソン7上の基質結合部位の長期進化解析を行うために、主な哺乳類14目から1種ずつを用いて解析を行った。その結果、AとBを決定する2アミノ酸を囲む前後数アミノ酸残基が哺乳類を通して高度に保存されていることが示された。

研究分野 : 分子進化
keywords : ABO式血液型遺伝子, 系統ネットワーク法, 組換え

ショウジョウバエは主にイースト菌を中心とした発酵微生物食に適応し、樹液食、果物食、草本食、キノコ食など、非常に多様な食性をもつ。そのなかで、キノコ食という特殊な食性をもつものが幾つかの分類群―Hirtodrosphila属、Mycodrosophila属、そしてDrosophila 亜属のquinaria種群など―で知られているが、この食性がショウジョウバエの進化の過程でどのように獲得されたのか、不明な点が多い。今回、ショウジョウバエにおけるキノコ食形質の進化過程を追跡することを目的に、quinaria種群を中心としたショウジョウバエから28S、COII、Adh、Gpdhの配列を新たに決定し、既知の塩基配列と併せて分子系統樹を構築した。その結果キノコ食ショウジョウバエは独立した2つの系統に大きくわかれ、1つはquinaria種群、もう1つはHirtodorosphila属とMycodrosophila属を含むクレードでそれぞれ構成された。このことから、ショウジョウバエにおけるキノコ食形質はquinaria種群内で１回、Hirtodrosophila属とMycodrosophila属が分岐する直前で1回、少なくとも2回独立に獲得された可能性 が示唆された。

研究分野 : 系統進化学
keywords : Drosophila, キノコ食形質

MHC（Major Histocompatibility Complex：主要組織適合性抗原複合体）は無顎類を除く全ての脊椎動物が保有し、免疫系において抗原提示という重要な機能を担い、多様な外来抗原に適応することで高度な多型性を獲得してきたと考えられている遺伝子群である。ペンギン類は6,500万年前から現在まで分岐と絶滅を繰り返してきた結果、現生の6属17種が残ったとされている。我々はこれまで明らかにされていなかったペンギン類のMHC遺伝子多型解析に着手し、MHCクラス?DRB１様遺伝子のエクソン２を含むエクソン１からイントロン３領域までの約1,500bpの配列を決定し、遺伝子解析に用いたエクソン２は遺伝的多様性に富むこと、種に特有な配列を有すること、またその配列により得られた分子系統樹で示される互いの種の関係は形態学的な解析から唱えられていた近縁関係と� �きくは矛盾しないこと、などを明らかにしてきた。今回、絶滅危惧種であるガラパゴスペンギンやキガシラペンギンについて同領域の塩基配列を決定し、新たに解析に加えることができた。現在も進行しているであろうペンギン類の進化と絶滅について、諸外国の研究グループの成果とも比較し考察したい。

研究分野 : 動物ＭＨＣ
keywords : MHC, ペンギン, 絶滅危惧種

　パン酵母Saccharomyces cerevisiaeを含むサッカロミセス科の酵母においては、ガラクトースを資化するGAL遺伝子群のうち、GAL7-GAL10-GAL1は，ゲノム上で、この順にタイトなクラスターをつくっている。本研究では、サッカロミセス科のKazachstania naganishiiが他の酵母とは異なって、ユニークなGAL遺伝子群の配置を示すことを明らかにした。
　まず、K. naganishiiにおいては、GAL10はGAL7-GAL1の間には存在しないことを塩基配列の上から明らかにした。次いで、これらのGAL遺伝子の相対的位置や方向を明らかにするために、GAL10内とGAL7-GAL1領域に18塩基を認識するホーミングエンドヌクレアーゼI-SceIのサイトを導入した。染色体をI-SceIで切断し、それらを挟む特異的な４種のプローブで追跡したところ、第11番染色体上で、GAL10はGAL7-GAL1領域から40 kbpも離れた位置に存在しており、その向きは他のサッカロミセス科の酵母とは反対であった。このような戦略は、他の生物においても、特定の遺伝子の相対的位置と方向を決定するのに幅広く応用でき，染色体進化の研究に活かせる。

研究分野 : 染色体進化
keywords : サッカロミセス科酵母, GAL遺伝子群, ホーミングエンドヌクレアーゼ

Despite a massive research effort during the last decades, we still have alimited understanding of the macroevolutionary mechanisms leading to theincredible differences in morphology and behaviour between males and females.Recent comparative analyses have shown that evolution of sexual dimorphism canbe influenced by extrinsic factors like mating system and environment, and alsodifferent types of sexual dimorphism may present distinct evolutionarypathways. Using phylogenetic comparative analyses comparing 49 species ofTanganyikan cichlid fishes, we examined how different forms of sexual dimorphismare related both to classic proxies of the strength of sexual selection andalso to ecological variables. First, we investigated the pairwise relationshipbetween three types of sexual dimorphism [size dimorphism (SSD), colourdimorphism (COD) and shape dimorphism (SHD)] and how they were related to thestrength of pre- and post-copulatory sexual selection. We then investigated theinfluence of ecological features on sexual dimorphism. Our results showed thatalthough SSD was associated with the overall strength of sexual selection itwas not related to other types of sexual dimorphism. Also, SSD co-varied withfemale size and spawning habitat, suggesting a role for female adaptations tospawn in small crevices and shells influencing SSD in this group. Further, CODand SHD were positively associated and both show positive relationships withthe strength of sexual selection. Finally, the level of COD and SHD was relatedto habitat complexity. Our results thus highlight distinct evolutionarypathways for different types of sexual dimorphism and further that ecologicalfactors have influenced the evolution of sexual dimorphism in Tanganyikancichlid fishes.

研究分野 : 進化生態学
keywords : 性的二型, 種間比較, シクリッド

In fish, olfaction plays a crucial role in underwater by sensing a variety ofnonvolatile chemical signals. However, the evolutionary importance of olfactorysense in species rich cichlids is still controversial. In the present study, weobserved unusual allelic diversity of V1R1 receptor gene in Tropheini cichlids,implicating the possible contributions of olfaction in their evolution. Incichlids of the tribe Tropheini, highly divergent V1R1 sequences, which aregrouped into two dimorphic allelic lineages, are distributed in mosaic. Thephylogenetic analyses revealed that these two dimorphic alleles are divergedaround 2.5MYBP under the force of strong positive selection. The pasthybridization of ancestral populations possessing each of the reciprocal V1R1alleles, and the subsequent radiation may illustrate why such unusual allelicdiversity are observed in the present cichlids of tribe Tropheini.

研究分野 : 分子進化
keywords : シクリッド, 嗅覚受容体,正の淘汰

減数分裂組換えが分子進化に及ぼす影響は、組換率の異なるゲノム領域間で変異の比較をするなどの実験的方法で研究されてきたが、遺伝子が異なると、遺伝子の違いと組換え率の違いを識別することが困難である。そこで、組換率が異なる同じ遺伝子のDNA変異を比較することにより検証を行う。アカショウジョウバエでは、性染色体と常染色体が融合したNeo-X, Neo-Y染色体をもつことが知られている。ショウジョウバエの雄では一般に組換えが起こらないことから、雄しか持つことがないNeo-Y染色体では組換えが起こらないがNeo-X染色体は雌で組換えが起こると考えられる。アカショウジョウバエのNeo-X, Neo-Y染色体は、全ゲノムの約半分の遺伝子を共有しているのでそれらの遺伝子を用いれば組換えが分子進化に及ぼす影響を調べることができる。
本研究ではアカショウジョウバエのNeo-X, Neo-Y染色体のSNPsを網羅的に解析するため次世代シーケンサーを用いて、cDNAの塩基配列を決定した。本研究ではアカショウジョウバエのNeo-X, Neo-Y染色体の遺伝子上の変異を網羅的に解析し、組換えが分子進化に及ぼす影響を検証した。

研究分野 : 分子進化
keywords : 次世代シーケンス, 組換え,SNPs

Antimicrobial peptides are essential components among Drosophila innateimmune systems against bacteria and fungi. A repertoire of antimicrobialpeptides and their appropriate expressions are important for individual fly tosurvive under infection of microorganisms. Seven antimicrobial peptides havebeen identified in D. melanogaster, in which two antimicrobial peptides,Metchnikowin and Drosomycin, have been identified as antifungal peptide. Due tothe effort of the 12 Drosophila genome project, Metchnikowin has beenfound in the all 12 Drosophila species encoded by a single copy gene,whereas Drosomycin presents only in the species belonging to the melanogastergroup in the subgenus Sophophora and encoded by multi-copy genes.Although D. virilis, which is a member of the subgenus Drosophila,does not have Drosomycin, this species shows a higher resistance to fungalinfection than D. melanogaster does. This indicates a possibility that D.virilis has other antimicrobial peptide(s) than those identified in D.melanogaster. Therefore, we screened the genes induced by fungal infectionin D. virilis to identify potential antimicrobial peptides, usingdifferential display method. As the results, we identified a couple ofcandidate genes.

研究分野 : 分子進化
keywords : 自然免疫, 抗菌ペプチド

従来の分子系統樹推定法では、系統間に進化速度の違いがあったとしても、その傾向は遺伝子間で変わらないことを仮定している。しかし、現実の配列ではその傾向が遺伝子間で変わることがあり、このような分子進化は（遺伝子間の）ヘテロタキーと呼ばれている。複数遺伝子のアライメントを結合して分子系統樹を推定するとき、それらの遺伝子間でヘテロタキーがある場合には分子系統樹推定法の仮定が成り立たず、その精度が損なわれることがある。本研究では、近年全ゲノム配列が決定されたショウジョウバエ12種のオーソログを用いて、ショウジョウバエにおけるヘテロタキーの解析と、ヘテロタキーを考慮した距離行列法の開発を行っている。ショウジョウバエ12種のオーソログについて、2遺伝子のアライ� �ントを結合して近隣結合系統樹を推定した結果、1遺伝子単独で系統樹を推定した場合は同じトポロジーを推定していた2遺伝子が、アライメントを結合して推定した場合はそれとは異なるトポロジーを推定してしまうものが約3000ペア存在した。アライメントの長さについて進化距離の平均を用いた近隣結合法を試したところ、約4分の3のペアでトポロジーの推定が改善された。

研究分野 : 分子進化
keywords : heterotachy, ゲノム解析, 近隣結合法

嗅覚受容は、7回膜貫通型の嗅覚受容体(OR)が環境中のにおい物質を分子認識することにより開始される。多様なにおい物質に対応するために、ゲノム中には多数のOR遺伝子が存在し、それらは哺乳類最大の多重遺伝子族を形成している。霊長目においては、進化の過程で嗅覚の相対的な重要性が低下し、嗅覚機能が大きく失われたといわれる。実際、ヒトやチンパンジーのOR機能遺伝子数は400程度であり、1000以上にも及ぶマウスやラットのOR機能遺伝子数に比べるとかなり少ない。他の哺乳類と比べて霊長類の祖先段階のOR遺伝子のレパートリーはどの程度異なるのだろうか？
そこで、霊長類5種の共通祖先と、他の哺乳類8種のOR機能遺伝子の相同遺伝子を同定し、レパートリーを比較解析した。その結果、霊長類5種の共通祖先は、他の哺乳類8種と同程度、哺乳類の祖先段階のOR遺伝子のレパートリーを維持しており、遺伝子数の大きな違いは、重複の程度の差によるものであることがわかった。また、相同遺伝子のペアワイズ比較からは、系統的に近い種間で必ずしもレパートリーは類似しておらず、哺乳類における嗅覚受容体遺伝子の動的な進化が示唆された。

研究分野 : ゲノム比較
keywords : 感覚受容体, 嗅覚, 霊長類

胞子を自力で散布することができない菌類の一形態であるシクエストレート菌（例：トリュフ、ショウロなど）は、担子菌門および子嚢菌門の様々な系統から収斂的に進化してきたことが知られている。中でも、イグチ目イグチ科は特にこれらの菌の多様性が高い高次分類群の一つであり、今後多くの新規系統の発見が期待される。本研究ではイグチ科ヤマイグチ属に近縁なシクエストレート菌を対象に、核およびミトコンドリアの複数領域を用いた系統解析、形態学的検討、および核rDNA ITS領域の塩基配列および二次構造の比較を行った。その結果、既知属であるOctaviania属およびChamonixia 属とは独立的に収斂進化した新規シクエストレート系統が見いだされ、この系統はさらに形態学的にも明瞭に識別される2クレード（新属Rosbeevera T. Lebel & Orihara およびTurmalinea Orihara gen. prov.）に大別された。さらに、複数の属または亜属レベルの系統において、各系統に特徴的な、およそ150–1000 bpに及ぶミニサテライト様の挿入配列がITS領域内に認められ、これらの長さや挿入位置、二次構造の差異が高次分類に有用であることが示唆された。

研究分野 : 菌類系統分類学
keywords : 菌類, 分類, 地下生菌

DNAポリメラーゼはDNA合成酵素であり、アミノ酸配列の類似性から4種類のfamilyに分類されている。その中でもX-familyは主にDNA修復系に関与しており、DNA polymerase β(polβ) 、polλ、polμ、TdTがこのX-familyに属している。これら4種のPolXの中でPolβのみ、ノックアウトするとマウスでは致死となり、この原因は中枢神経の発達不全よる胎生致死ということが知られている。また、神経細胞では特にAPサイトと呼ばれるDNAダメージ部位が多く存在しており、中枢神経にとってAPサイトを修復するPolβは大変重要である。そこで、私たちは中枢神経に重要なpolβが、進化系統樹上でいつX-familyから分化し、誕生したのかを調べた。その結果、腔腸生物のミズクラゲを用いることにより、旧口動物と新口動物の分岐以前に分化していたことが明らかになった。中枢神経系に関与する遺伝子群の一部は植物もすでに有していることより、polβの働き、分化のタイミングから、私たちはPolβの誕生が中枢神経の凝集、発達に大きな影� ��を与えたのではないかと考えている。

研究分野 : 分子生物学、分子進化
keywords : DNA polymerase beta, X-family, Aurelia sp.1

植食性昆虫は様々な植物種を餌として利用しているが，個々の昆虫種に注目すると利用できる植物種はごく限られている．このため，新たな寄主植物への進出である寄主転換が生じるには，雌成虫の産卵選好性と，幼虫の植物側二次代謝産物への耐性が両方進化する必要がある．我々はこうした複合的な進化を可能にした遺伝基盤を解明するため，累代飼育が容易なクルミホソガ Acrocercops transecta（鱗翅目：ホソガ科）の実験系を用いて研究を行っている．クルミホソガには，クルミ科植物のみを寄主とするホストレースと，ツツジ科のネジキのみを寄主とするホストレースが知られている．今回は幼虫の代謝能力に関与する領域を特定するため，両ホストレース間での交雑から戻し交雑雑種を作成し，505個のAFLPマーカーを用いて連鎖解析およびQTL解析を行った．その結果，幼虫の代謝能力は 66.7 cM の長さを持った1つの常染色体上の限られた領域で主に決定されていることが示唆された．この結果は，新寄主であるネジキに対する幼虫の耐性が，大きな効果を持った少数遺伝子の変化で引き起こされたことを示している．

研究分野 : 進化生物学
keywords : 複合適応形質, 種分化, 遺伝基盤

Genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) data have been rapidly growingfor humans in recent years. However, it is getting more difficult to assess ifthe SNPs cause any functional differences. We propose to use medaka fish (Oryziaslatipes) as a human model for the functional assay of SNPs because of their(1) large genetic diversity known for wild populations, (2) complete genomesequence data available, and (3) experimental feasibility enabling transgenictechnologies. In the present study, we focused on SNPs in the cytochrome P450gene family as a test case. We conducted a SNP screening for the medaka P450sand compared the enzyme activity between the alleles using Luciferin-CEEsubstrate in the insect S2 cell environment. We found that the P450 SNPs ofmedaka showed similar enzyme activity differences with those of humans. Theresult is promising for the usefulness of medaka as a model animal forestimating functional differences between human SNP alleles.

研究分野 : 実験集団遺伝学
keywords : 多型機能, P450, メダカ

本研究は、ドーパミンレセプター遺伝子（DRD2,3,4）の多型と動物の持つ行動特性との関連を明らかにすると同時に、日本鶏の起源について解明することを目的にしたものである。そこで、文化的背景の異なるシャモ、ナガナキドリ、観賞用の3つのグループ29サンプルについてDRD2,3,4遺伝子の配列決定行った。そして、およそ8600bpについて配列比較解析を行い、品種間の遺伝的分化係数（G_ST）の調査をすると同時に分子進化的解析を実施した。この結果、３遺伝子間におけるG_STの平均値を比較したところ、シャモは、ナガナキドリ、観賞用に比べて非常に高い値を示すことが明らかになった。以上のことから、DRD2,3,4のG_STを調査することで、� �つグループ間では遺伝的分化の程度に違いがあり、それぞれが長い間、目的の異なる文化にあわせて別々に系統維持されてきていることを明らかにした。またその中でもシャモが高い数値を示したことは、外見を重視するという緩やかな選択よりも闘鶏などの競技の方が、選択の度合いが高いことを確認できた。さらに、分子進化的解析により、沖縄シャモが日本鶏の起源であることも再認識することができた。

研究分野 : 分子進化学
keywords : 日本鶏, ドーパミンレセプター遺伝子, 遺伝的分化係数

 Larger female adults than male ones are common in insects. Whereas thereare a lot of investigations on the effects of the competition between males orthe fecundity on the evolution of the sexual size dimorphism (SSD) in insects,however, little is known on the effects of the natural enemies, for example,predators or parasitoids, on the evolution of SSD although the parasitism byparasitoid is found commonly in insects and affects the evolution of sometraits of host insect.
 The parasitoid fly (Blaesoxipha japonensis) parasitizes thegrasshopper (Parapodisma tanbaensis) (Miura 2003). Female adults arelarger than male ones in this adult grasshopper (Miura & Ohsaki 2007).Wechecked the relationship between the success of parasitism by this fly and thehost body size captured from habitats in Kyoto by rearing them in the room.
 In result, larger female adult grasshoppers were less parasitized. Thesuccess of parasitism was not related to the body size in male adultgrasshoppers. These suggested the parasitism by this fly could promote the SSDof this adult grasshopper.

研究分野 : Insect ecology
keywords : Flesh fly, Natural enemy, Viability selection

The fish family Poeciliidae, including the guppy (Poecilia reticulata),has at least ten loci of visual opsin genes in the genome, the largest amongvertebrates ever examined: four red (LWS-1, LWS-2, LWS-3 and LWS-4),two green (RH2-1 and RH2-2), two blue (SWS2-A and SWS2-B),one UV (SWS1) and one rod (RH1). All the ten genes are expressedin the retina. The direct measurement of absorption spectra at a cell bymicrospectrophotometry (MSP) has identified seven classes of visual cells inthe guppy retina: yellow, green-yellow, green, blue, violet and UV cones androds. In the present study we attempted to reconstitute the photopigments forthe opsins and measure their absorption spectra in vitro. Although wehave failed the reconstitution for LWS-2, LWS-3 and LWS-4, the invitro and MSP measures matched well between LWS-1 (λ_max 562 nm) and yellow (560), RH2-1(476) and blue (465), SWS2-B (408) and violet (406), SWS1 (353)and UV (359), and RH1 (503) and rod (503). The RH2-2 (516) and SWS2-A(435) had no apparent cellular counterparts, and LWS-2, LWS-3 and LWS-4could correspond to either of the green-yellow (541) or green (525) cells.Though further studies are necessary, these results contribute to ourunderstanding the fascinating visual ecology of guppies.

研究分野 : 分子進化
keywords : グッピー, オプシン

Bootstrap support value (BS) is most commonly used index for evaluatingcredibilities and uncertainties of splits on a phylogenetic tree. Because treesearch effort is insufficient and because starting tree topology is distantfrom global optimum, BS is almost always undercounted or overcounted at largedata set. In order to calculate accurate BS, we can use brute force approach orcancel out approach. However, brute force approach requires too many timesand/or computing power and cancel out approach needs many replicates. Here, weproduce a novel computing method of accurate BS named ""effectivebootstrapping"". We can obtain accurate BS performing lesspseudoreplicates in shorter time by using this method. This method gives us agood starting tree that is close to the global optimum by selecting from theresulting trees of shotgunned tree search at the original data set. It will beimplemented and released as a part of Phylogears package.

研究分野 : 分子系統学
keywords : ブートストラップ, 樹形探索

　生物種のうち、人為的影響を強く受けて急速な分布拡大をする種と、分布域については人為的影響をほとんど受けていない種とがある。アリ類についても例外ではない。古くからその地に分布している大多数の種に対し、ヒアリ、アルゼンチンアリなど近年問題視されている外来種は、人為活動に伴い急速に分布拡大したと考えられている。このような外来種は、1つの巣に複数の女王をもつ「多女王制」という特徴をもつ。
　ツムギアリと アシナガキアリは、アジアの熱帯域に行けばたいていどこでも見られる優先種である。この２種は、アジアの熱帯域全域にかけてほぼ重なった分布域をもつ種であり、かつ分類的に最も近縁な属と考えられている。しかし、社会構造に相違があり、一方は多女王制、他方は単女王制のコロニーをもつ。分布域全域にかけてサンプリングを行い、mtDNAを用いた系統推定を行った。結果、この２種は重なった分布域をもつ近縁種であるにも関わらず、その遺伝的構造はほぼ対局をなし、まったく異なることが明らかになった。遺伝構造の相違は、分布拡大の仕方の相違によるものと考えられ、社会構造の相違（多女王制と単女王制）による人為的影響の違いが考察できる。

研究分野 : 系統地理
keywords : 分子系統, 多女王制, 外来種

繁殖タイミングのずれによる時間的隔離は多くの分類群で見られる隔離要因であり、時間隔離は近縁種間の生殖隔離だけでなく、種分化を引き起こしえる。また時間隔離はそれだけで種分化を起こし得る。そのため、時間隔離は空間的隔離と対比され、同所的種分化や同所的集団間の隔離の研究ではしばしば重要な隔離要因として議論されている。しかし、繁殖期のずれが種分化を起こすほど長い期間維持されるのは困難だという指摘もある。実際、時間的隔離による種分化の研究で分子データによって集団間の隔離をしっかり示された分類群は同種内の集団間であり、種分化の初期段階についてしか時間的隔離の重要性は示されていない。
　Inurois属は成虫が冬に羽化・交尾・産卵を行うシャクガ科蛾類である。Inurois属は冬季環境がきびしい寒冷地では真冬の厳冬環境を避けて初冬と晩冬に羽化するため、初冬型種と晩冬型種に分別することができる。これまでの研究から本属は初冬型と晩冬型の分化による時間隔離によって多様化してきた分類群であると考えられる。そこでInurois属の系統関係を明らかにすることで、種分化における時間隔離の重要性を検討した。

研究分野 : 種分化
keywords : 冬尺蛾, 異時的種分化