複数遺伝子の結合データに基づく分子系統樹の推測: 真核生物の大系統の解析を例として

摘要

複数の遺伝子のもつ情報を結合して最尤法により分子進化系統樹に関する推測を行うためのrn方法論の概略を述べ，真核生物の大系統の問題に関するデータ解析の実例を示した．rn結合のための統計モデルとして，単に個々の遺伝子（もしくは全データセットを構成する個々rnの'区分')の連結データに対して1セットの枝長を推定する「連結モデル」，個別の遺伝子（区rn分）それぞれについて独立に枝長の推定を行う「分離モデル」，枝長が遺伝子（区分）間で比例しrnているという仮定を置く「比例モデル」の3つのモデルを取り上げ，真核生物29種からなるrn53個のリボソームタンパク質全5,842座位のデータに適用した．枝長の推定法とデータの分割rn法に関して，異なる6種類のモデルによる解析をAICにより比較した結果，リボソームの大小rnサブユニット区分による分離モデルのAIC値が最も低く，このモデルの適合が最も良いことがrn明らかとなった．遺伝子区分による分離モデルのAIC値は最も高く，パラメータが過剰であるrnと考えられた．このことから，53個のリボソームタンパク質問で進化パターンが比較的均質でrnある可能性が示唆された．系統樹の樹型の選択という観点からは，6種窺の解析結果に大差はrnなく，今回のリボソームタンパク質による解析結果は頑健なものと考えられた.%A maximum likelihood method for phylogenetic inference based on combined analysis of multiple genes is briefly introduced and applied to data analysis of higher-order eukary-otic phylogeny. Three models of branch length estimation are considered assuming that all genes (or partitions for the full data set)have the same branch length (concatenate model), each gene (partition) has a separate set of branch lengths (separate model), and branch lengths are proportional among genes (partitions) (proportional model). Fifty-three ribo-somal protein genes from 29 eukaryotic species were used for the analysis. The data set consisted of 5, 842 amino acid positions. Six different models with different methods for estimating branch lengths and for partitioning the data set were compared by Akaike Information Criterion (AIC). Comparison of the AIC values for the maximum likelihood tree demonstrated that a separate model with a partition between large- and small-subunit ribosomal proteins showed the lowest AIC value, while a separate model with a partition among individual genes had the highest AIC value, suggesting that the former model best approximated the data set and the latter model was over-parameterized. It was suggested also that the tempo and mode of sequence evolution was relatively uniform across different ribosomal protein genes. Since no incongruence was observed among the six models for the selection of alternative trees, the present analysis was considered to be robust.