有根系統樹(ゆうこんけいとうじゅ)は無根系統樹(むこんけいとうじゅ)は有根系統樹から共通の根(全体の共通祖先)を除いて得られた、すなわち共通祖先を考慮せず現存種どうしの関係を重視する系統樹である。 上記のように伝統的な大まかな系統樹とは異なり、表現形式は「有根系統樹」と「無根系統樹」に分けられる。
系統解析とは、系統樹を生物の教科書などで見かけた事があるかもしれませんが、これはDNAなどの情報に基づき、数理的に計算され描かれているものがほとんどです。(地中で見つかった化石の深さなどから系統樹が作成されることもあります。)しかし、昔の生物のDNAを採取することは不可能なので、結局は本記事ではその方法「系統解析」についての大枠をご説明します。Contents地球上の全ての生物にはDNAやRNAといった、そのそしてこの物質は、DNAが生物の情報を担っているということは、「ヒトとカブトムシ」より「ヒトとイヌ」の方がDNAは近いですし、「ヒトとチンパンジー」はもっと近く、「日本人とフランス人」ならおそらくもっと近いでしょう。・・・ところで、太古「生命」というものが誕生した時、生物はせいぜい数種類しか居なかったはずです。つまり、元はみんな同じDNAを持っていたのに、それが先の例で言えば、「ヒトとカブトムシ」が分岐したのは遥か昔ですが、「日本人とフランス人」が分岐したのは生命の歴史からすれば最近の事と推定されるわけです。何はともあれ解析したい生物のDNA情報を集めなければいけません。有名なサイトでは「また、何十億にものぼる配列全てを分析に使う、ということも通常ありません。この「領域」も、まったく進化や遺伝に関係ない部分を使っても仕方ないので、きちんと選定する必要があります。使う領域を決めたら先述したサイトでデータを取得してきます。データの形式もさて、系統解析したい生物のデータが集まったら、いよいよ解析・・・ですが、前準備があります。1つ分析するにあたって問題となるなのが、なぜ生物によって配列の長さが変わってしまうかと言えば、進化の過程で系統解析においては、多くの場合、長さがばらばらだと分析が難しいため配列の長さを揃える作業が必要です。例えば、「ACTG」という配列と「ATG」という配列があったら、後者を「A-TG」とすれば長さが合う上に、2つの配列の並びが近くなります。この作業を手作業で行うのはほぼ無理なので、既存のアライメント用アルゴリズムを利用して自動で行います。使うメソッドやパラメータにより得られる結果は異なりますが、進化の過程が分からない以上、どのアライメント結果が正解なのかも分かりません。さて、これでいよいよ系統樹が作成できます。しかし、今回は対象が生物のDNAデータということで、従来機械学習で良く使われるクラスタリング手法をそのまま適用することは稀です。様々な場面でで良く使われるクラスタリングに近い方法です。また、この距離の計算にはこの、また、クラスタリング手法も幾つかあります。通常のクラスタリングはどの要素が近いか遠いかのみ分かればOKな事が多いのですが、系統解析ではそれだけでなく距離行列法を用いて系統解析できるツールには、最大節約法は、距離行列法のようにペア間の距離を逐一計算するのではなく、配列全体のデータを一気に見ます。生物種数が多くなると、いくらコンピュータに計算させると言っても総当りで樹形を見ていくのは大変です。 逆に、無根系統樹の対象とした生物に、それらとかけ離れていることが明らかな生物種(外群[アウトグループ]という)を加えて比較することで、有根系統樹が得られる。 系統樹は節(node)と枝(branch, edge)からなる グラフ(graph) Internal nodes 共通祖先 根(root) 枝(branch, edge) 葉(leaf), external node 現存生物 •枝分かれのパターン(構造)を樹形(Topology)という •枝の長さは、進化的形質の違いの大きさを表す 現在 節(node) 過去 知って欲しいのは、無根系統樹では2分類群からなる系統樹に一つずつ分類群を加えていくと、節が一つと枝が2つ増えるということ。 枝長(branch length) その枝で生じた変化の数。 21世紀初頭である現在は、一般向けにわかりやすい系統樹を書くには、とても困難な状況にあると言える。系統分類学は、いくつもの分野で、新しい方法によって旧来の体系の問題を指摘し、しかし新しい知識は完全な代替案を提出できていない。分岐分類学は、これまでの手法では思いつかなかった分類群間の類似点を指摘することになる場合も多く、さらにそれを分子遺伝学的情報が裏打ちする場合もあれば、さらなる見直しを要求する場合もある。

今日の進化的知見に基づく、系統樹作成の問題の一つが、これまでの進化論では生物進化はしかし、その後、共生がさらに何度も独立に起こったらしいことが知られるようになった。しかも細胞内共生をおこなったさらには、ヘッケルの描いた系統樹は現在では、生物進化が本質的に枝分かれだけで表現できないことを踏まえ、また類似の問題として、同一種内の亜種や人類集団のように互いに混合が生うじる集団の場合、従来の枝分かれのみの系統樹では近縁度のみを示すだけで、複雑な分岐、混合を経た歴史を表すことはできない。系統樹上で姉妹関係と出た2つの集団が、1.純粋に共通集団から分岐した後に他集団と全く混合していないか、2.別ツールの集団の双方に共通の集団が混合したため見かけ上の姉妹関係のように表されているか は全く判別できない。右の系統樹のように人類集団の混合を無視して単一祖先からの分岐のみで説明しようすることは実態を反映していない。単一祖先からの分岐のみを仮定する系統樹は生物学以外にも、また、 MrBayes などの系統解析プログラムにおいては, 系統樹の樹形,枝の長さ,塩基置換速度に関するパラメータなどを求めることになります。 最初はランダムな系統樹からスタートし、世代が 1 個進むごとに,系統樹を一部変化させます。
系統樹における「ヒトとイヌ」の枝の長さが「ヒトとチンパンジー」の12倍だったとしたら、「ヒトとイヌ」が分岐したのは6,000万年前ころではないかと推定することができます。 しかし系統樹を段階的に構成するアルゴリズムであるため、最終的に全枝長を最小にする本当のトポロジーが明らかになるとは限らない。 この意味では最適な方法とまではいえないが、最適なものに非常に近い系統樹が得られるとされる。 系統樹の読み方について生物学の初心者です。系統樹で、図の下の方にこのような図がありますが|――――| 0.01(解りにくくてすみません)どういった意味か教えてください。距離のことを示しているということはだいたいわかりますが、なん 系統樹(けいとうじゅ、英: phylogenetic tree)とは、生物の進化の道筋を描いた図である。生物同士の類縁関係と、それらの系統発生(けいとうはっせい、英: phylogeny)を表す。樹木のような形になるので、エルンスト・ヘッケルにより名づけられた。 知って欲しいのは、無根系統樹では2分類群からなる系統樹に一つずつ分類群を加えていくと、節が一つと枝が2つ増えるということ。 枝長(branch length) その枝で生じた変化の数。 各枝の上にブートストラップ確率(2桁の整数)と枝の下に枝長(有理数)が示されています. このExplorerで色々系統樹をいじれます.例えば特定の枝を選択して,左上のコマンドの中からPlace root on Branchを選ぶと.