第20章系統と生命の歴史
Web and Network Models網状モデルとネットワークモデル
Recognizing the importance of HGT, especially in prokaryote evolution, has caused some to propose abandoning the classic “tree of life” model. In 1999, W. Ford Doolittle proposed a phylogenetic model that resembles a web or a network more than a tree. The hypothesis is that eukaryotes evolved not from a single prokaryotic ancestor, but from a pool of many species that were sharing genes by HGT mechanisms. As Figure 20.16a shows, some individual prokaryotes were responsible for transferring the bacteria that caused mitochondrial development to the new eukaryotes; whereas, other species transferred the bacteria that gave rise to chloroplasts. Scientists often call this model the “web of life.” In an effort to save the tree analogy, some have proposed using the Ficus tree (Figure 20.16b) with its multiple trunks as a phylogenetic way to represent a diminished evolutionary role for HGT.
英語のヒント
とくに原核生物の進化におけるHGTの重要性が認識され、一部の研究者は古典的な「生命の樹」モデルを捨てることを提案した。1999年、W・フォード・ドゥーリトルは、樹木よりも網やネットワークに似た系統モデルを提案した。真核生物は、単一の原核生物の祖先ではなく、HGTの仕組みで遺伝子を共有していた多数の種の集まりから進化したという仮説である。図20.16aのように、一部の原核生物は、新しい真核生物へ、ミトコンドリアの形成につながる細菌を移した。一方、別の種は、葉緑体を生む細菌を移した。このモデルはしばしば「生命の網」と呼ばれる。樹木という比喩を残そうとして、複数の幹をもつイチジク属の樹木(図20.16b)を使い、HGTの進化上の役割をより小さく表す系統表現を提案した人もいる。

OpenStax, Rice University; Biology 2e. (credit b: modification of work by "psyberartist"/Flickr) · CC BY 4.0 · Source出典
Figure 20.16図 20.16
In W. Ford Doolittle's (a) phylogenetic model, the “tree of life” arose from a community of ancestral cells, has multiple trunks, and has connections between branches where horizontal gene transfer has occurred. Visually, this concept is better represented by (b) the multi-trunked Ficus than by an oak's single trunk similar to Darwin's tree in Figure 20.12. (credit b: modification of work by "psyberartist"/Flickr)
W・フォード・ドゥーリトルの(a)系統モデルでは、「生命の樹」は祖先細胞の群集から生じ、複数の幹をもち、水平遺伝子伝達が起こった枝の間につながりをもつ。視覚的には、この概念は、図20.12のダーウィンの樹に似た1本の幹のオークより、(b)複数の幹をもつイチジク属の樹木のほうがよく表している。(b:“psyberartist”/Flickrの作品を改変)
Ring of Life Models生命の環モデル
Others have proposed abandoning any tree-like model of phylogeny in favor of a ring structure, the so-called “ring of life” (Figure 20.17). This is a phylogenetic model where all three domains of life evolved from a pool of primitive prokaryotes. Lake, again using the conditioned reconstruction algorithm, proposes a ring-like model in which species of all three domains—Archaea, Bacteria, and Eukarya—evolved from a single pool of gene-swapping prokaryotes. His laboratory proposes that this structure is the best fit for data from extensive DNA analyses performed in his laboratory, and that the ring model is the only one that adequately takes HGT and genomic fusion into account. However, other phylogeneticists remain highly skeptical of this model.
英語のヒント
樹状の系統モデルをすべて捨て、いわゆる「生命の環」という環状構造を採用する提案もある(図20.17)。これは、生命の3ドメインすべてが、原始的な原核生物の集まりから進化したとする系統モデルである。レイクは再び条件付き再構成アルゴリズムを用い、古細菌、細菌、真核生物のすべての種が、遺伝子を交換する原核生物の単一の集まりから進化した、環状のモデルを提案している。彼の研究室によれば、この構造はそこで行った広範なDNA解析のデータに最もよく適合し、HGTとゲノム融合を十分に考慮できる唯一のモデルである。しかし、他の系統研究者はこのモデルに強い懐疑を抱いている。
Figure 20.17図 20.17
According to the “ring of life” phylogenetic model, the three domains of life evolved from a pool of primitive prokaryotes.
「生命の環」の系統モデルによれば、生命の3ドメインは、原始的な原核生物の集まりから進化した。
In summary, we must modify Darwin's “tree of life” model to include HGT. Does this mean abandoning the tree model completely? Even Lake argues that scientists should attempt to modify the tree model to allow it to accurately fit his data, and only the inability to do so will sway people toward his ring proposal.
英語のヒント
まとめると、ダーウィンの「生命の樹」モデルには、HGTを含める修正が必要である。では、樹状モデルを完全に捨てる必要があるのだろうか。レイク自身も、まず科学者は樹状モデルを修正して、自分のデータに正確に合うよう試みるべきだと述べている。それが不可能な場合にだけ、人々は彼の環状モデルへ傾くだろうという。
This doesn’t mean a tree, web, or a ring will correlate completely to an accurate description of phylogenetic relationships of life. A consequence of the new thinking about phylogenetic models is the idea that Darwin’s original phylogenetic tree concept is too simple, but made sense based on what scientists knew at the time. However, the search for a more useful model moves on: each model serves as hypotheses to test with the possibility of developing new models. This is how science advances. Researchers use these models as visualizations to help construct hypothetical evolutionary relationships and understand the massive amount of data that requires analysis.
英語のヒント
これは、樹、網、環のいずれかが、生命の系統関係の正確な記述に完全に一致するという意味ではない。系統モデルに関する新しい考えから導かれるのは、ダーウィンのもとの系統樹の概念は単純すぎるが、当時の知識に基づけば理にかなっていた、ということである。それでも、より有用なモデルを探す仕事は続く。各モデルは検証すべき仮説として使われ、新しいモデルが生まれる可能性もある。科学はこのように進む。研究者はモデルを視覚化の手段として用い、仮説としての進化的関係を組み立て、分析が必要な膨大なデータを理解する。
Section Summary節のまとめ
The phylogenetic tree, which Darwin first used, is the classic “tree of life” model describing phylogenetic relationships among species, and the most common model that scientists use today. New ideas about HGT and genome fusion have caused some to suggest revising the model to resemble webs or rings.
ダーウィンが初めて用いた系統樹は、種間の系統関係を記述する古典的な「生命の樹」モデルであり、今日も科学者が最もよく使うモデルである。HGTやゲノム融合に関する新しい考えから、網や環に似た形へモデルを修正する提案が生まれている。
Review Questions確認問題
Exercises 18–21練習問題 18–21
Exercise 18問題 18
The transfer of genes by a mechanism not involving reproduction is called:
繁殖を伴わない仕組みによる遺伝子の移動を何というか。
- meiosis減数分裂
- web of life生命の網
- horizontal gene transfer水平遺伝子伝達
- gene fusion遺伝子融合
Solution解き方
C
C
Exercise 19問題 19
Particles that transfer genetic material from one species to another, especially in marine prokaryotes:
とくに海洋原核生物で、ある種から別の種へ遺伝物質を運ぶ粒子はどれか。
- horizontal gene transfer水平遺伝子伝達
- lateral gene transfer側方遺伝子伝達
- genome fusion deviceゲノム融合装置
- gene transfer agents遺伝子伝達因子
Solution解き方
D
D
Exercise 20問題 20
What does the trunk of the classic phylogenetic tree represent?
古典的な系統樹の幹は何を表すか。
- single common ancestor単一の共通祖先
- pool of ancestral organisms祖先生物の集まり
- new species新しい種
- old species古い種
Solution解き方
A
A
Exercise 21問題 21
Which phylogenetic model proposes that all three domains of life evolved from a pool of primitive prokaryotes?
生命の3ドメインすべてが、原始的な原核生物の集まりから進化したと提案する系統モデルはどれか。
- tree of life生命の樹
- web of life生命の網
- ring of life生命の環
- network modelネットワークモデル
Solution解き方
C
C
