理論構築とゲノム解析から種分化の謎を解き明かす

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本研究では、1つの種が複数の種に分かれるプロセスである種分化に注目し、DNA配列がどのように変化することで種分化が起きるのか、数理モデルを用いて明らかにすることを目的とした。まず、種分化の際に重要な自然選択と性選択を同時に受ける形質(magic trait)に注目し、その進化のプロセスを数学的な解析とシミュレーションにより明らかにした。次に、種分化への寄与が示唆されている性染色体の進化に注目した。性染色体進化の初期段階にある魚類や両生類などの分類群では、しばしば近縁種間で性決定遺伝子や性染色体が異なっており、性決定遺伝子が遷移している。しかし、このような遷移がいつ可能で、どのような痕跡をゲノム上に残すかは分かっていなかった。そこで、遷移のメカニズムの一つとして有力視されている性拮抗選択(sexually antagonistic selection)に注目し、新しい性決定遺伝子への遷移の確率が自然選択のパラメータにどのように依存するのかを調べた。また、遷移後に残るDNA上の多型のパターンについても調べた。また、性染色体の後期段階に注目した研究も行った。進化の後期段階にあるY染色体では、組み換えが起こらず、他の染色体より有害変異を溜めこみやすい。しかし、近年のゲノム解析により、Y染色体では遺伝子重複が多数起きており、遺伝子変換と呼ばれる重複遺伝子間のDNAのやりとりが頻繁に起こっていることが分かってきた。そこで、遺伝子変換を取り入れたモデルを構築し、これがY染色体上の有害変異の蓄積にどう影響するのかを調べた。また、表現型可塑性の進化に注目した研究を行った。表現型可塑性によって複数の環境へ適応した集団が、それぞれの局所環境に専門化すれば、種分化につながる。その初期段階として、不連続な表現型可塑性がどのように進化するのかについて、シミュレーションを用いて調べた。