ご先祖さまは誰？：日経サイエンス

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ご先祖さまは誰？

デニス･シャシャ

　生物の進化の歴史は，存在する種がそれぞれ単一の祖先から直接進化している系統樹の形で表されることが多い。新しい種が生じるのは，何世代にもわたって異なる環境に暮らすうちにそれに適応し，もとの種とはもはや交配できないほど変わってしまったときだ。これが教科書的な筋書きだが，生き物に「絶対」はない。

　通常は異なる種同士では交配しないが，現実には起きていることを示す研究は多い。こうした異種交配やその結果生じた雑種が，時に新しい種を生み出すことがあってもよいだろう。

　ある島にすむ鳥たちの進化を追跡するとしよう。いくつかの種は「原種」であり，他はそこから進化した「子孫種」であることがわかっている。今月のパズルでは，それぞれの種の祖先をできるだけ少なくするのが目的だ。種Xが備えている特徴は，すべて直系の祖先たちから引き継いだものだ。ただし，祖先が備えていた特徴をすべて受け継ぐとは限らない。

新しい子孫種が登場するときに，3つの種が関与することもある。この場合，いわば中間種を経由するが，中間種が現在はいない場合は，もとの3種だけを直接の祖先と考える。条件がもう1つある。どの種もその直接の祖先より前に出現することはない。

ウオーミングアップのために次の問題を考えてみよう。
　原種は3種あり，それぞれ特徴ABF，BCD，ACEを持つ。そこから進化した3つの子孫種はそれぞれ特徴ACF，DEF，BDEを持つ。子孫種がそれぞれ直接の祖先としてせいぜい2種しか持たないような系統樹を求めよ（祖先のうち1つか2つが別な子孫種でもよい）。図に答えの一例を示した。ここではDEFが現れる前に，ACFとBDEが生じている。DEFの直接の祖先を原種だけから選ぼうとしたら，その特徴をカバーするのに3つの原種ABF，BCD，ACEのすべてが必要になる（訳注：DEFの祖先の1つを原種から選ぶことはできる。例えば子孫種BDEと原種ABFの組み合わせなど）。

【今月の問題】
問1．4つの原種がそれぞれ特徴AB，DH，EF，CGを持ち，8つの進化した子孫種がそれぞれ特徴BEF，DEF，ADE，ACD，ACF，ADG，BEG，FGHを持つ。8つの子孫種が1種を除いてすべてせいぜい2種の直接の祖先しか持たないような系統樹を求めよ（祖先の1つか2つが子孫種でもよい）。

問2．上記8つの子孫種に対して，それぞれが2つの特徴を持つ別な4つの原種グループを求めよ。条件は次の2つだ。
（a）すべての子孫種は2つの直接的祖先しか持たない
（b）原種から子孫種への道には，たかだか1つの子孫種しか現れない。

ウオーミングアップ問題の答えの一例

ACFはABFとBCDから，BDEはBCDとACEから，そしてDEFはACFとBDEから進化した。

	山崎秀記（やまさき・ひでき）

	一橋大学商学部教授。専門は計算機科学。

	Dennis E. Shasha

	ニューヨーク大学クーラント研究所教授。専門は計算機科学。原題名 The Graph of Life （SCIENTIFIC AMERICAN April 2003）


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