ＤＮＡによる進化論の説明と確率

質問

生物進化は偶然か必然か疑問に思っています。
生物進化をＤＮＡの進化（変化）と考えた場合、ＤＮＡの変化の仕方には、何らかの方向性があるのでしょうか？それとも方向性を持たない偶然でランダムな変化をするのでしょうか？もし、後者だとすると、単細胞生物のＤＮＡから人間のＤＮＡまで進化する確率を計算した例はあるのでしょうか？その確率は感覚的には、１兆個のサイコロを１兆回振ってすべて６が出る確率より低い気がしますが、そうでもないのでしょうか？もし、前者だとするとどのような方向性があるのか研究されて例がありますか？

回答No.4

ysk888 · ベストアンサー

本当に不思議なことですね。

説明は３の方が丁寧にされているので、私は本を読むならという視点で、二人の名前を挙げてみます。
（１）リチャード・ドーキンス
特に有名な「利己的な遺伝子」と、「盲目の時計職人　自然淘汰は偶然か？」が関係が深いと思います。
一般向けの本です。

（２）木村 資生
「分子進化の中立説」
「生物進化を考える」
上は原文が英語の専門書の日本語訳。下は新書です。
作用しないＤＮＡではランダムな変化が発生し、重要な遺伝子ほど変化が起きないという話です。重要な遺伝子が変化すると致命的な問題が発生して、生まれる前に死んでしまうか、子孫が残らない。逆に変化しても関係ないＤＮＡは変化が起きても問題ありませんから、変化はＤＮＡの中に残り、蓄積していきます。
最近では、この部分のＤＮＡの変化量が、生物間の分岐からの歳月を測るために使われているそうです。とても重要な理論ですね。
（素人なので、用語が正しくない可能性がありますが、雰囲気だけをお伝えしたくて書いています。）

お礼

本を紹介いただきありがとうございました。
「盲目の時計職人　自然淘汰は偶然か？」については、早速読ませていただきました。大変参考になりました。

補足

「利己的な遺伝子」は、以前少し読みましたが、進化論、先にありの気がして途中でやめました。今回、「盲目の時計職人　自然淘汰は偶然か？」をご紹介いただき、早速今日買って来て読みました。「電車男」はサルがキーボードで偶然打ったのだと言っても誰も信じないだろうに、人間のＤＮＡは偶然の積み重ねで出来たというと信じるのはなぜだろうと思っていましたので、この本は私のような素人にはぴったりでした。サル／シェークスピア・モデルというんですね。
未だにこういう疑問が出てくるのは驚くばかりだとドーキンスが言っているまさにその疑問を持っていたので、その答えがわかり、一段階進歩した気がしました。ただ、一段階はクリアしてもその先はやはり疑問が残ります。たとえば、個々の要素がそれぞれ自然淘汰で選別されたとしても、人間のような複雑なシステムにおいて個々の要素が有機的に働いて全体として自然淘汰から逃れるようになるプロセスについては、ドーキンスが説明しているようですが、まだ、よくわかりません。それと、そもそも、「単細胞生物でも十分に生き残れるのに、なぜわざわざ人間のようなしちめんどくさくて、やっかいな生き物が出て来たのか」に対する答えは、「別に出てこなくても良かったのだが、たまたま途中で淘汰されなかったので、生き延びてしまった」ということになるのでしょうか？

回答No.5

ysk888

＃４です。

>> 「別に出てこなくても良かったのだが
必然性はない、という意味ではそう思います。

>> たまたま途中で淘汰されなかったので、生き延びてしまった」
私の理解も近いです。ただし順番としては、変化と多様化後の結果として。

一旦、コピーを作れるようになった生物は、ＤＮＡを少しずつ修正しながら、うまく子孫を残せたものだけが残る。
最初のご質問（サイコロ１兆回）の感覚的な答えは、進化は時間をかけた条件付確率のようなもので、独立事象ではないためだと理解しています。一度にできた訳ではない所がポイントだと思います。条件付確率だから、変な進化の”痕”があるんですね。（自信はありませんが）

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.3

solla

生物の進化はDNAの変異と自然選択という2つのプロセスによって成り立っています。ですから変異（変化）と進化は分けて考えなければならないと思います。

DNAの変異には方向性はありません。その意味で「変異」は偶然です（ただし実際の表現型として可能な変異としては当然様々な制約を受けます）。そして自然選択のプロセスにより「進化」は、例えば単純なものからより複雑なものへというような、方向性を持つように見えるようになります。「持つように見える」と申したのは、『自然選択はそれぞれの生物を、それが生存闘争の相手としなければならない同じ土地に住む他の生物と同じくらい、あるいはそれよりわずかに完全にする傾向を持つにすぎない（ダーウィン）』のであり、そもそも何かの方向性に沿って働いているわけではなく、結果的にそのように見えるだけだからです。
生物の進化それ自体は非常に単純な原理で起こります。ですから環境と相互作用をし、不完全な自己複製をくり返して増殖し世代を経るという形で生命が誕生した時点で「進化」は必然であると言えます。

> 単細胞生物のＤＮＡから人間のＤＮＡまで進化する確率

を計算した例があるかどうかは存じませんが、40億年に渡る膨大な確率的プロセスの結果として現在のヒトが存在するわけで、その過程でどれ位の可能な別の結果が生じえたかを計算するのは不可能なように思います。進化において偶然が果たす役割やDNAの変異が受ける制約、特定の環境で淘汰圧がどのように作用するのかといった進化の具体的メカニズムが解っていない現在では、何かしらの数字を出したとしてもどの程度の意味を持つか疑問に思います。

ただ感覚的には、単細胞生物が生じたという条件のもとで、ヒトという特定の形態の生物まで進化する確率なら、

> １兆個のサイコロを１兆回振ってすべて６が出る確率より低い気がしますが

というのは同意しますが、形態や構造はどうであれヒトと同程度の複雑さをもった生物まで進化する確率なら、そこまで小さくはないように思います。あくまでも感覚的にですが…。

お礼

ご回答ありがとうございました。
DNAの変異と自然選択という2つのプロセスに分けて考えるというのがポイントなんですね。人間のような複雑なシステムが自然選択でどのように形成されてきたのか、まだ難しくてわからないので、これから勉強してみたいと思っています。

回答No.2

japonicus

偶然か必然かを分けて考えるのでは無く、偶然の中から必然性を持った選択肢が生じるのだと思っています。進化はトライアンドエラーの積み重ねではないでしょうか。

繊維、ノリ、インク、糸、水をミキサーで混ぜたら、出来上がったのは１冊の百科事典だった。

と、ありえないくらい低い確率にヒットしないと、いまの生命や生態系を説明できない、という話を聞いたことがあります。

でも逆に、確率がゼロであることを証明する方が難しいと思います。限りなくゼロに近い、ってのはよく聞きますが。

お礼

ご回答ありがとうございました。
「繊維、ノリ、インク、糸、水をミキサー」の例で思い出しましたが、将来人類が火星に行った時、火星の地面に小石が文字状に並んでいて「これは、火星人が書いたものではなく、風の影響で自然にできたものです」と書いてあったら、みんな、何か知的な生物がいると思うのではないでしょうか？でも、そこに火星人が現れると、それは、知的生物が作ったのではなく、偶然の積み重ねで出来たの思うとすれば、それは、知性のダブル・スタンダードのような気もします。

回答No.1

gugux

DNS突然変異の方向はランダムであると思います。遺伝子がランダムに変異した結果、環境などに合わない個体は自然淘汰で滅びる。逆により適合する個体は個体数が増える。

の繰り返しではないでしょうか。具体的な計算は、その個体の寿命と変異の確率、DNA同士の混ざり合いの程度を計算すればよさそうです。

そのものずばりを知りませんが、似たようなモデルなら、GA = Genetic Algorithm = 遺伝的アルゴリズムという手法があるので検索してみるのがよいです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
「遺伝的アルゴリズム」、探してみると色々あるようですね。私のあまり得意でない数理的なアプローチなので、簡単には行きそうもありませんが、少しずつ勉強してみようと思います。