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宿主と寄生体の共進化における普遍則を実験と理論の両面から探求する

从实验和理论探索宿主-寄生虫协同进化的普遍规则

基本信息

批准号：
17J01023
负责人：
古林太郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、生命の起源で想定されるような単純な自己複製系においても避けがたく発生してしまう寄生性分子(ウイルスのようなもの)が宿主との生存競争を通じて複製系に及ぼす進化的影響を、実験と理論の両面から追求することであった。理論では、区画化された単純な宿主・寄生体複製系の数理モデルの構築と解析を行った。広いパラメータ空間上での網羅的な計算機シミュレーションの結果、原始地球でも実現可能であろう単純な区画ダイナミクスのみによって複製系が安定に持続可能な条件を見出した。また、複製系が安定に持続可能となるためには区画が多数あること、区画の融合分裂頻度が大きいこと、栄養量が適度な範囲にあることなどが重要な要件であることが明らかになった。これらの知見を用いれば、宿主と寄生体の相互作用の程度を段階的に変化させた新しい進化実験の条件設定を行うことができると考えられる。この成果は、平成29年度内に論文化した。実験では、自己複製能力を持つ宿主RNAと寄生体RNAの長期的な実験進化を実施し、その進化ダイナミクスを次世代シーケンサと生化学的なアッセイにより解析した。配列解析の結果、宿主RNAは多系統に分岐進化を起こしていたこと、寄生体の側では新たな分子種が進化途中で発生していたことが判明した。生化学アッセイにより宿主と寄生体の関係がいかに発展したかを解析した結果、宿主RNA側での寄生体RNAの複製を防ぐ適応進化と、寄生体RNA側での進化後宿主への新たな寄生能力の適応進化が繰り返し起こっており、寄生体が宿主の継続進化と多様化に貢献していることを示唆していた。これらの結果は、単純な複製子集団がダーウィン進化を通じて自発的に宿主・寄生体の関係がダイナミックに変動する複雑な生態系へと発展したことを示しており、生命の初期進化について重要な知見が得られたと言える。この成果は、平成31年度に出版予定である。

The purpose of this study is to determine the origin of life, to avoid the occurrence of parasitic molecules, to compete for the survival of hosts, to explore the effects of replication and evolution, and to explore the theoretical aspects of the origin of life. Theoretical and regional analysis of pure host and parasite replication systems The results of the computer simulation of the network in space, the possibility of the original earth to be realized, the possibility of the stability of the replication system, and the possibility of the stability of the original earth to be realized. The frequency of fusion and division of the region is large, and the amount of nutrition is moderate. This knowledge is used to determine the degree of interaction between host and parasite. The results of this study were discussed in the 29 th year of Heisei. The ability to replicate by itself is essential for the long-term evolution of host RNA and parasite RNA, and for the analysis of the evolution of host RNA and parasite RNA in subsequent generations. As a result of alignment analysis, host RNA multi-system differentiation has been identified, and new molecular species have been identified. Biochemistry: The relationship between host and parasite is developed and analyzed. The results show that the replication of parasite RNA on the host RNA side prevents the adaptation of host RNA. The adaptation of host RNA to host RNA after evolution contributes to the evolution and diversification of parasite to host RNA. As a result, pure replication subsets can be found in the early stages of life. The host parasite relationship can be found in the early stages of life. The results are scheduled for publication in the year of Heisei.