統計学輪講 第17回

系統樹は生物の進化的関係を表し、その推定は進化生物学の基本的な問題である。多くの系統解析では、ベイズ事後標本や複数の遺伝子領域から得られる遺伝子樹など、樹の集合を分析する必要がある。本発表では、樹を値とするデータの要約と推定についての研究を紹介する。

まず、合意樹による樹の集合の要約問題を扱う。標準的な多数決合意樹は枝の完全一致のみを評価するため、系統的な信号が弱い場合には、多くの関係が未解決のままとなり、情報の乏しい樹を出力することがある。そこで、四つの種に制限した部分樹を比較するquartet距離や、枝間の類似性を評価するtransfer距離を用いた合意樹を提案する。数値実験に加え、哺乳類、エボラウイルス、HIVの実データ解析を通じて、大規模な樹の集合から共通する系統関係を捉える上での有用性を紹介する。次に、遺伝子樹の集合から種系統樹を推定する問題にも触れる。この問題では、四つの種に制限した部分樹の樹形の一致頻度を利用する方法が広く用いられている。この枠組みに枝長の情報を取り入れ、遺伝子樹の分布の特徴から系統関係を捉える推定法を検討し、モデルからのずれに対する頑健性を考察する。