1. 系統解析について

系統学

生物のもつ情報（形質）から，生物の進化の道筋（系統関係）を推定する学問分野．系統関係を表す場合，系統樹の形で表されることが多い．現在では狭義に，分子のもつ情報に基づいた系統関係の推定（分子系統学）をさす場合も多い．

分子系統学

分子のもつ客観的な情報をもとに系統関係を推定する．情報量の増大と，理論の発達，コンピュータの発達により，分子系統学が台頭．地球上の生物は共通の起源を持つため，系統樹によりお互いの関係を表すことができる．

分類を行うとき，前提として系統を念頭に形質の評価を行って行くのが一般的である．以前は，形態形質に基づいて系統関係を推定し，議論を行なっていた．しかし，推定に基づいて議論を進めることは限界がある．このため，より客観的な情報に基づいて系統関係を明らかにした上で，形態形質の変化を議論することが求められるようになった．

現在では，分子生物学的手法およびコンピュータの発達にともない，DNAの塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列などの客観的な情報が，以前より容易に入手できるようになった．このため，これらの分子データに基づいて系統解析を行なうことが現在では一般的となっている．このような学問分野を分子系統学と呼ぶ．

• 抗原抗体反応による免疫学的研究〜最初の分子データにもとづいた系統学に関する研究（Nuttal 1904）
• タンパク質の雑種形成
• アロザイム解析〜タンパク質の電気泳動による分離と活性染色
• タンパク質のアミノ酸配列〜プロテインシークエンサー
• DNAの塩基配列〜DNAシークエンサー

歴史

分類を行う際，重要と考えられる形質に基づいて分類を行う立場が古くから一般的であった．しかし，この形質の選択には，主観の入る可能性が否定できないという点を批判する立場があった．この立場のなかから，形質を客観的に評価する方法が考え出され，数量分類学や分岐分類学といったいくつかの学派が1940-1950年代にあらわれた．

分子データの特徴

• ランダムな変化を伴う．
• 形態とは独立した進化過程をとる．
• 原則として現存のデータしか用いることができない．
• データの再利用が容易．

系統樹について

進化の過程を推測し，木の形に表したもの．系統樹は，近似的に各生物の系統関係を表したものである．はじめに遺伝子の交流がなくなり（隔離），次に個体群の交流がなくなり，さらに形態が変化して，最後に種が分化する．現在では一般にDNAの塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列などの分子データを用いることが多い．

系統樹構築法

• 最節約法（最節約法）Maximum Parsimony method (MP)
• 距離行列法 Distance matrix method
• 平均距離法 UPGMA，Unweighted Pair-Group Method with Arithmetric mean
• 近隣結合法 Neighbor-Joining method (NJ)
• 最尤法 Maximum Likelihood method (ML)

系統樹のもつ意味合い

• さまざまな研究を行う上での基礎データとなりうる．
• 化石や種の解釈とは異なり，統計的に客観的な信頼の目安が得られる．
• データが増えれば着実にモデルがより現実的になり，正しい系統樹に収斂していくことが期待できる．

系統樹を読む上での注意点

• ランダムな変動を伴うため，限られたデータからいつも正しい系統樹が導かれるとは限らない．
• 少ない数の遺伝子のデータを用いた場合，あくまでも種の系統樹ではなく，遺伝子の系統樹である．
• モデルや仮定のため，実際の進化過程の近似であり，多かれ少なかれ必ず現実との間にずれが生じる可能性がある．