- 全生物種（現存・絶滅・未発見）を含む
- 正確な祖先 – 子孫関係を時間付きで再現
- 観測限界：� 未発見種・絶滅種の欠測. � 全宇宙標本は入手不可能, シーケンシングのエラー
- 生物学的複雑性：� 変異メカニズムの未解明要素� 新たなメカニズムが発見されると再定義
- 理論的限界� 水平伝播等は木で表現できない� 外群が存在しない, 完全な進化モデルはない
- 計算限界�全探索の探索空間は天文学的.�
- タイムマシンの作成（過去を直接観察）
- 宇宙の再創造（完全シミュレーション）
- 神格化・独裁国家の設立（絶対的な正解を用意）
- 全生物ゲノムの網羅的取得
- 与えられたデータと目的・誤差許容の下で最も適切を描く
- ToL v1.0.0 … 逐次的アップデートとバージョン管理の枠組みを構築
- 大規模ゲノムデータの収集�既知の現存種ゲノムを可能な限り網羅的に読む
- 近縁種ごとに系統樹の構築（逐次的にアップデート）� 近縁種ごとに計算を分けることで、計算リソースの削減につながる� 近縁種の特徴を踏まえたパラメータや戦略 (γ-centroid, 系統ネットワーク)
- 複数の系統樹を統合�系統樹の分割統治作成
- 多次元データの統合�配列に加え、形態・生態・ゲノム構造�の情報を組み合わせる
- 巨大ToLが高精度で完成 🎉�この流れを繰り返して適宜アップデート
- ネットワーク表現の導入 → 水平伝播や交雑を含む複雑な進化史を反映
- 絶滅種の再構築 → 絶滅種・未発見種の推定、分布推定
- 不確実性の可視化 → 分岐の揺らぎを統計的に表現する
- 進化史・祖先の理解
- 祖先形質の推定：系統樹上で形質の変化をモデル化
- 祖先配列の復元：DNA/タンパク質配列を構成
- 初期進化の解明、分子進化・生命進化の再現
- ex) ミトコンドリアの起源は？いつ共生？
- 古生物・環境研究
- 系統分岐と地層・同位体のデータを�比較して、環境変動を復元
- 生物の存在時期から環境の予測
- 機能推定
- 系統上の位置関係を基に、�未知遺伝子やタンパク質の機能を予測
- ウイルスの感染予測 ex) COVID-19
- 研究の共通フレーム
- 形質や環境特性をToLにマッピングすることで�研究間での比較や再現性のある参照枠として活用
- データベースの更新に伴うバージョン管理も必須
- 未来予測
- 過去・現在の知見からToLの今後を予測
- 形質や環境特性を予測
系統樹の起源は？
右の図は、1837年にダーウィンが残した最初の進化系統樹のスケッチです。図の左上にある“1”が祖先種を表していて、そこから枝分かれしていく線が進化の過程を示しています。枝の先にアルファベットが書かれているところは、現在も生き残っている種を意味します。一方で、文字がない枝の先は絶滅してしまった系統を表しています。つまりダーウィンは、この段階で既に“共通の祖先から多様な種が分岐して、さらに多くは絶滅する”という進化の基本的な考え方を示していたわけです。
[Konno et al., Nat. Biotech., 2022]