遺伝的アルゴリズムによる分子系統樹の作成

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タイトル別名
  • Construction of Molecular Phylogenetic Trees Using a Genetic Algorithm
  • イデンテキ アルゴリズム ニヨル ブンシ ケイトウジュ ノ サクセイ
  • 遺伝子情報処理

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生物の系統分類に用いられる系統樹を 種々の生物から得られたDNA塩基配列またはアミノ酸配列などの配列データどうしを比較することにより作成する新しい手法について述べる.系統樹の作成では 配列データを比較する方式の異なるいくつかの方法が提案されているが 我々の方法は最尤法に基づいている.最尤法では 与えられた配列データから構成可能な系統樹の候補(候補系統樹)を生成し DNA塩基またはアミノ酸の統計的な置換頻度をもとに各候補系統樹が実現される確率を尤度として求め 候補系統樹の中から尤度最大のものを選択することにより系統樹を作成する.しかし 配列データ数が増えると候補系統樹の数は急激に増大するので すべての候補系統樹を探索するのは困難であり 何らかの発見的探索が必要になる.そこで 我々は 遺伝的アルゴリズムに基づいて尤度最大の候補系統樹を探索する手法を開発した.我々の手法により実際にアミノ酸配列から分子系統樹を作成したところ ほとんどの場合において他の分子系統樹作成法よりも良い結果が得られた.

This paper presents a new method to construct phylogenetic trees based on the comparison of DNA or amino acid sequence data obtained from organisms. Several distinct methods have been proposed and they are distinguished by the difference of the ways to compare sequence data. Our method is based on the maximum likelihood method which constructs a phylogenetic tree as follows; generate possible alternative trees, compute the likelihood of the trees based on the statistical substitution frequencies of DNA bases or amino acids, and selects the optimal tree which has the maximum likelihood. The number of alternative trees is however increased combinatorially with the growth of the number of sequence data. Thus the exhaustive search is impractical and some type of heuristic search method is required. We developed a method to search for the maximum likelihood tree using a genetic algorithm. From the experimental results on phylogenetic trees of amino acid sequence, our method shows better performance than almost all the results of the other methods.

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