分岐図メーカー

分岐図（クラドグラム）とは

分岐図とは、生物のグループが共通祖先からどう分かれてきたかを表す枝分かれの図です。末端はそれぞれ分類群（タクソン）、分岐点（ノード）はその先にあるすべての分類群にとって最も近い共通祖先を表し、あるノードとその子孫すべてをまとめたものがクレードです。枝にはそこで初めて現れた派生形質——共有派生形質（シナポモルフィー）——が記されるのが普通で、これが分岐図を単なる絵ではなく一つの論証にしています。共有形質の入れ子構造こそが、グループの入れ子構造の根拠だからです。

分岐図が示すのは分岐の順序だけで、枝の長さには意味がありません。ここが、枝長が遺伝的変化量に比例するフィログラムや、枝長が時間を表すクロノグラムとの違いです。この分岐図メーカーが引き受けるのは作図の部分です。グループを普通の言葉で説明するか形質表を貼り付ければ、AIがトポロジーを解いて、ワークシート、講義スライド、学位論文、投稿論文にそのまま使える図に仕上げます。

要点

• 分岐図が示すのは枝分かれの順序だけです。枝の長さには意味がなく、長い枝が変化の大きさや時間の長さを表すことはありません。
• クレードとは、あるノードとその子孫すべてを合わせたものです。クレードを名指すことは、図の一部の領域ではなくノードを指すことにあたります。
• 枝には共有派生形質を記します。そのノードで初めて現れ、それより先のすべての分類群が共有する派生形質です。
• 根をどこに置くかを決めるのは外群です。外群がなければ、同じ枝分かれの形に向きが定まりません。
• どのノードでも枝を回転させれば、見た目の違う図になりますが、表している樹形はまったく同じです。
• 分岐図メーカーも同じ規則に従います。示すのは順序だけ、形質は最初に現れるノードに記し、外群でツリーの根を決めます。

分岐図はこうして作られます

分岐図メーカーでうまくいくプロンプト

分岐図メーカーは、教科書の練習問題で渡されるのと同じ形の入力を受け付けます。ほとんどの場合をカバーする6つの例と、それぞれの結果です。

形質表から分岐図へ。分岐図メーカーはこう読み取ります

授業の定番課題は、0/1の表と「分岐図を描きなさい」という指示です。5種の脊椎動物と4つの形質を使って、分岐図メーカーがこうした表をどう扱うかを示します。

	顎	四肢	羊膜卵	毛
ヤツメウナギ	0	0	0	0
サメ	1	0	0	0
カエル	1	1	0	0
トカゲ	1	1	1	0
マウス	1	1	1	1

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   外群を見つける

   派生形質が最も少ない行はヤツメウナギで、すべてのセルが0です。そこで分岐図メーカーはここを根にして、残りの4種を内群として扱います。

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   形質を並べる

   各形質を共有する分類群の数を数えます。顎は4、四肢は3、羊膜卵は2、毛は1です。この集計は分岐図メーカーが代わりに行います。数の1つの違いが入れ子の1段に相当します。

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   各形質を1つのノードに置く

   顎はヤツメウナギが分かれた後の枝に、四肢はサメの後、羊膜卵はカエルの後、毛はマウス自身の枝に置きます。同じ数の形質が2つあれば、それらは同じノードを共有します。

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   矛盾がないか確かめる

   もしある形質をサメとマウスが持ち、カエルとトカゲが持たなければ、どの入れ子にも収まりません。分岐図メーカーは無理に当てはめず、ワークスペースの説明でその形質を指摘します。二度進化したのか、記録の誤りなのかはあなたが判断できます。

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   結果を読む

   トカゲとマウスは最も新しいノードで合流するので、最も近縁な組です。末端がどう並んでいようと、サメはヤツメウナギよりマウスに近縁です。分岐図メーカーが返すどのツリーも、同じように読みます。

ツリー＋形質マトリクス スタイルを選ぶと、分岐図メーカーはツリーの横に表を描くので、読み手はすべての印をデータと照らし合わせられます。下の図はこの表に対する出力です。

入れ子のグループとツリーは同じことを述べています

分岐図は入れ子のグループを横向きに描いたもので、分岐図メーカーも描く前にはこの形でツリーを保持しています。各ノードが1つの箱で、箱の中の箱は枝の中の枝にあたり、箱の中に単独でいる分類群はそのノードで分かれた系統です。入れ子の箱や、共有形質のベン図を示してツリーを描かせる試験問題は、同じ情報を描き直すよう求めているのです。

逆向きの作業も同じくらい機械的です。根から始めて一番外側の箱を描き、1ノードずつ内側へ進みます。箱はあるのにツリーがない場合は、「ヒト上科はテナガザルとヒト科を含む。ヒト科はオランウータンとヒト亜科を含む」のようにグループとして分岐図メーカーに伝えれば、入れ子構造からツリーを描きます。

分岐図を構成する要素

教科書でも学術誌でも分岐図が読めるのは、どれも同じ少数の部品でできているからです。読むときに出会う用語であり、分岐図メーカーがラベルを付けられる部分でもあります。

同じツリーでも描き方は一通りではありません。分岐図は直角型、斜線型、はしご型のいずれでもよく、どのノードでも枝は自由に回転できます。それらは図が述べる関係を一切変えません。まったく似て見えない2枚の図が、同じツリーということもあります。分岐図メーカーにどのレイアウトを頼んでも、描かれる入れ子構造は同じです。

分岐図を読み違えないために

この図をめぐる誤解のほとんどは、ツリーが述べていないことを描き方から読み取ってしまうことから生じます。これはどんな分岐図メーカーにも防げません。とくに注意したいのは次の3つです。

分岐図のプリントで必ず聞かれる5つの問い

分岐図の練習プリントは、どんな生物を扱っていても同じ5種類の問いを繰り返します。どこを見ればよいか分かれば、どれも機械的に答えられます。答えられるようになれば、分岐図メーカーが描いたツリーを自分で確かめることもできます。

分岐図メーカーから書き出す前の3つのチェック

分岐図メーカーは、間違ったツリーも含めて、頼まれたとおりに描きます。図をプリントや学位論文に入れる前に、3つの点を確認しておく価値があります。どれも分岐図メーカーに一文付け足すだけで直せます。

分岐図メーカーか、系統解析ソフトか

分岐図メーカーと系統解析ソフトは別々の仕事に使われます。選ぶ一番の近道は、何から始めるかを考えることです。配列アラインメントがあり、そこからツリーを推定する必要があるなら推定ソフトが必要です。関係がすでに分かっている、あるいは形質表があって、必要なのは図だけなら、分岐図メーカーの方が近道です。

両方必要なら両方使いましょう。IQ-TREEでツリーを推定し、そのトポロジーをNewick文字列として分岐図メーカーに渡せば、形質の印と末端ごとのシルエットを添えた教育用の版を描いてくれます。

分岐図・ファイログラム・クロノグラムの違い

分岐図は系統樹の一種で、枝分かれの順序だけを示すものです。ファイログラムでは枝の長さが遺伝的変化の量に比例し、クロノグラムでは枝の長さが時間を表します。三つとも同じ類縁関係を主張しますが、どれだけ変化したか、どれだけ時間が経ったかを主張しないのは分岐図だけです。 「これは分岐図か系統樹か」という問いは、実際には「枝の長さに意味があるか」を問うています。

分岐図がファイログラムより「不正確」ということはありません。 主張する内容が少ないだけです。手元のデータが枝分かれの順序は支えても進化速度までは支えないなら、分岐図を描くのが誠実な選択です。分岐図メーカーが描くのもこの種類だけです。

ホモプラシー、最節約法、多分岐

実際の形質表がプリントほど整っていることはまずありません。データが入れ子に収まらない場合のほとんどは3つの考え方で説明でき、それぞれに描き方の決まりがあります。

どの形質もちょうど1つのノードに対応する表は完全に整合的で、教科書の練習問題はわざとそう作られています。実際のデータセットはそうではありません。だからこそ系統解析ソフトは整合性指数を報告し、分岐図メーカーも矛盾を隠さずに指摘します。

分岐図はどこで使われますか

分岐図メーカーから紙面へ

分岐図メーカーは既定で1Kで書き出します。これは300 dpiの学術誌1段幅の図、A4に印刷するプリント、どんなスライドにも足ります。末端が10を超えるツリーや2段幅にまたがる図なら2K、ポスターの一枠なら4Kにしてください。

分岐図メーカーについてよくある質問