人工生命による生体機構のモデル化と並列シミュレーション

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本研究では,組換えDNA技術を初めとするバイオテクノロジのめざましい発展により,あらゆる生物の遺伝子に関する情報が急速に蓄積されつつある状況を受けて,計算機上で現実の生物を単純化したモデルとして人工生命を形成し,その機能をシミュレートしながら生物の持つ多様な生体機構の解明に役立てることを目的とした.具体的には,以下の手順で研究を行なった.1.DNAの複製機構と遺伝子情報のタンパク質への翻訳を司る遺伝子発現機構を,DNA塩基配列,DNAおよびタンパク質分子の構造情報,DNA複製にともなう突然変異の発生頻度などをパラメータとしてモデル化し,シミュレーションを行なった.2.その結果を受けて,遺伝子発現機構をマルコフ連鎖に基づく確率モデルによりモデリングし,DNA塩基配列上のコード領域(タンパク質への翻訳情報を持つ領域)の予測を行なった.3.また,2.のコード領域の予測手法が遺伝子配列の分類に利用できることを示した.例えば,大腸菌の遺伝子配列に適用した結果,リボソーム・タンパクを中心とした一群の遺伝子配列のグループを抽出できたが,これは遺伝子の発現量に基づく分類になっているものと思われる.4.最後に,遺伝的アルゴリズムを利用して,生物の分子レベルでの進化過程を導く手法を開発した.このシステムは,最終的に対象生物の系統関係を現す系統樹を作成するが,既存の系統樹作成法と比べて必ずしもよい結果が得られなかった.この手法の改良および並列処理による高速化が今後の課題である.