PRESS RELEASES

印刷

統計物理のレプリカ対称性が解き明かす表現型進化の拘束と方向性 - 進化における確率的表現型発現の重要性 - 研究成果

掲載日:2020年5月25日

大学共同利用機関法人 情報・システム研究機構 統計数理研究所(所在地:東京都立川市、所長:椿 広計、以下「統数研」の数理・推論研究系 学習推論グループの坂田綾香准教授と東京大学大学院総合文化研究科広域科学専攻相関基礎科学系の金子邦彦教授が、生命システムにおける表現型空間の進化について、統計物理学のモデルを用いた数学的理論を開発しました。
 
細胞などの生命システムは、膨大な数の分子から構成され、分子がとりうる状態(表現型)は高次元空間を成しています。その一方で近年の実験結果から、実現している表現型は高次元空間の一部に限られていることが示唆されています。このような表現型の低次元空間への拘束は進化を通して獲得された性質であると考えられていますが、どのように、またどのような条件下で進化するのかは明らかにされていませんでした。そこで本研究では、遺伝子型から発現する表現型のモデルとして、統計物理学におけるスピングラス模型を導入して進化実験を行いました。その結果、レプリカ対称性と呼ばれる性質が存在するパラメータ領域において、表現型が進化的に低次元空間へと拘束されることが明らかとなりました。さらにスピングラス模型における表現型空間の性質を用いることで、実験的な観測結果を数学的に表現することに成功しました。本研究で用いたモデルは、タンパク質やt-RNAと共通する点があり、生命システムのさまざまな階層における表現型空間の普遍的性質の理解につながると期待されます。
 
この研究成果は、2020年5月26日付 米国科学雑誌Physical Review Lettersオンライン版に掲載されました。なお、本研究は新学術領域研究「進化の制約と方向性」(17H06386)のもとで行われました。

論文情報

Ayaka Sakata and Kunihiko Kaneko, "Dimensional reduction in evolving spin-glass model: correlation of phenotypic responses to environmental and mutational changes," Physical Review Letters, doi:10.1103/PhysRevLett.124.218101.
論文へのリンク (掲載誌別ウィンドウで開く)

アクセス・キャンパスマップ
閉じる
柏キャンパス
閉じる
本郷キャンパス
閉じる
駒場キャンパス
閉じる