進化の謎を数学で解く

ワグナー，アンドレアス【著】〈Ｗａｇｎｅｒ，Ａｎｄｒｅａｓ〉/垂水 雄二【訳】

文藝春秋（2015/03発売）

• サイズ B6判／ページ数 368p／高さ 20cm
• 商品コード 9784163902371
• NDC分類 467.5
• Cコード C0098

出版社内容情報

生物の眼のような革新的機能はどうやって「出現」するのか？ ダーウィンも答えられなかった疑問が現代の新理論でついに解明される。

●"最適者"はどこから来るのか？
新しい種が生まれた時、なぜそれが古い種にとってかわるのか？
ダーウィンは、それを「自然淘汰」という考えで説明した。
環境の変化に適応できない古い種は淘汰されていく、それが「進化」なのだと。

しかし、では、どうして都合よく、新しい環境に適応した新しい種は生まれるのだろうか？ 自然淘汰は、最適者を保存改良することはできる。だが、その最適者はどこからやってくるのか？ ダーウィンがどうしても解けなかったのが、その「最適者の到来」の謎だった。
今、5000次元の組み合わせを解くことのできる数学とコンピューターが、「最適者の到来」の道筋を解きあかしつつある。

[目次]

◆プロローグ その偶然は起こりうるのか？
ハヤブサの目は一キロ先のハトを見分ける。獲物を高速で追跡する間、眼の水分を保ちながら、泥をはらう第三のまぶたがある。紫外線をも見ることができる。しかし、このような複雑な機能を持つ眼が進化するには気が遠くなるような偶然と年月が必要なはずだ

◆第一章 最適者の到来
ダーウィンは、新種が生まれた時、なぜその新種が旧種におきかわっていくのかということを「自然淘汰」という考えで説明した。しかし、ではなぜ、その新種は生じるのだろうか。現代の分子生物学は、実験とコンピューターの力を借りてその謎を解こうとしている

◆第二章 生命はいかにして始まったか？
始まりはDNAだったわけではない。自己複製できるRNAが始まりの候補だ。しかし、RNAは、栄養がなければ複製できない。つまり、その前に、生命の原材料を生産できる化学反応のネットワークが存在していなければならなかった。熱水噴出孔がその候補地だ

◆第三章 遺伝子の図書館を歩く
グルコース、クエン酸、エタノールなど、ある物質を「代謝」してとりこむことができるか否かを0、1で表せば、その組み合わせは2の5000乗に達する。これを5000次元の図書館にみたてる。この5000次元の組み合わせを解くためにコンピューターを利用した

◆第四章 タンパク質の多様な進化
20種のアミノ酸でできるタンパク質も20×20×20×……と膨大な組み合わせの図書館をもつ。長年の研究でタンパク質の性質がかなり解明され、この図書館もコンピューターで分析可能に。そこである問題に有用なタンパク質を探すと、次々と新しい答えが見つかった

◆第五章 新たな体をつくる遺伝子回路
植物の光合成に有利な複葉のような、新たな体はどうやって生じるのか。体を形作る遺伝子は、多くの遺伝子がつながる「回路」に調節されている。この遺伝子回路も天文学的な組み合わせの図書館をもっていた。そこには、うまく働く新たな体の候補者が無数に待っていた

◆第六章 隠された根本原理とは
ここまで見たように、生命は一つの問題に、わざわざ複雑で膨大な解決策を準備している。なぜ単純にしないのか？ 多少の変化で動じない「頑強さ」が、その答えのカギだ。多様な環境変化に対応する新種の候補を用意できるのは、隠れた「頑強さ」があるからだった

◆第七章 自然と人間の技術革新
自然が新種を生み出すイノベーションと、人間の技術革新は似ている。たとえばコンピューター言語の電子回路も、その組み合わせの図書館を考えられる。調べてみると、電子回路の図書館にも頑強な解決策のネットワークがあった。生命以外でも、同じ原理が働くのだ

◆エピローグ 生命そのものより古い自然の創造力
隠された遺伝子のネットワークが新種を生む原理は、コンピューターで数学的にシミュレートして初めてわかった。こうした原理は、生命のみならず、重力による銀河の形成にもあてはまる。哲学的に言えば、自然がおのずから創造する力の源泉は、生命や時間より古い

◆訳者解説「生命が最適者を発見するのに奇跡は必要ない」

内容説明

新しい種が生まれた時、なぜそれが古い種にとってかわるのか？ダーウィンは、それを「自然淘汰」という考えで説明した。環境の変化に適応できない古い種は淘汰されていく、それが「進化」なのだと。しかし、では、どうして都合よく、新しい環境に適応した新しい種は生まれるのだろうか？ダーウィンがどうしても解けなかったのが、その「最適者の到来」の謎だった。５０００次元の組み合わせを解くことのできる数学とコンピューターが、「最適者の到来」の道筋を解きあかしつつある。

目次

プロローグ　その偶然は起こりうるのか？
第１章　最適者の到来
第２章　生命はいかにして始まったか？
第３章　遺伝子の図書館を歩く
第４章　タンパク質の多様な進化
第５章　新たな体をつくる遺伝子回路
第６章　隠された根本原理とは
第７章　自然と人間の技術革新
エピローグ　生命そのものより古い自然の創造力

著者等紹介

ワグナー，アンドレアス［ワグナー，アンドレアス］ ［Ｗａｇｎｅｒ，Ａｎｄｒｅａｓ］
エール大学で博士号を取得し、現在スイス、チューリッヒ大学の進化生物学・環境研究所教授。ゲノムから分子ネットワークまでの、生命のシステムと、そこに起こるイノベーションを研究する。『パラドクスだらけの生命』（青土社）は２０１０年のインディペンデント・パブリッシャー・ブック・アウォードで科学書の金賞に輝いた。数学、コンピューターを駆使して生命の謎に迫る、気鋭の生物学者である

垂水雄二［タルミユウジ］
翻訳家・科学ジャーナリスト。京都大学大学院理学研究科博士課程修了。生物学、進化論翻訳の第一人者として知られる（本データはこの書籍が刊行された当時に掲載されていたものです）
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感想・レビュー

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[absinthe]

進化の過程を学ぶほど、どうやって最初の生命が生まれたか理解しがたくなる。これほど精巧なものがどうやって表れたか。途方もない組み合わせから一つの組み合わせが現れた。しかし最近の研究はこれに答えを見つけるかもしれない。生命を支える有機合成は、我々が考えていたより多くの組み合わせで実現できるのだ。分母の大きさばかりに目を取られては行けなかった、分子もまた大きかった。

2018/02/21

[やいっち]

数学とコンピューターで進化の謎を解こうとしている。よく見る数式を駆使して……というものではなく、「5000次元の組み合わせを解くことのできる」ソフトを数理学者らの力を借りるという、ダーウィンどころかほんの一昔前には想像もつかなかった手法を駆使して。タンパク質も酵素も数百どころか数千も自然は生み出してきた。生物はその組み合わせを試してきた。が、当たって砕けろでは、遺伝子の変異の可能性が無数にある中で、生存につながる新しいたんぱく質の組み合わせに遭遇するはずもない。何か単なる偶然以上の何かが作用しているはず。

2019/10/14

[evifrei]

生物のもつ代謝のパターンは天文学的数字に上るらしい。これだけ複合的で複雑な機能を生命の背後に据えて進化したのは、綾織の様な無限のパターンを持つことで、一つの機構に障害が生じても別の機構で補う事を可能にするという生命の『頑強さ』を保つ意味があったようだ。生物学の知識も基礎的なものを述べるに留め、静物のもつ無限に近いパターンをボルヘスの『万有図書館』に比喩するなど、読んでいる際の面白さを全面的に押し出す。全ての情報を閲覧する前に閲覧者が死ぬ……この膨大な情報は何のためにあるのか？、と謎解き的に読ませる一冊。

2020/07/21

[宇宙]

組み合わせ問題は、膨大な可能性の海から針を拾い上げることに近いらしい。生命に必要なたんぱく質。そのたんぱく質を作り上げるには、他にありえた膨大な可能性の中からいくつかを特定しなければならない。その難しさと、生命がいかにそれを解決してきたかに焦点をあてて、数学とコンピュータを駆使して挑んでいく。数学と進化に興味があるなら読んでみるべき本。

2020/08/20

[tom]

書名がすごく魅力的。書評も面白かった。でもって、図書館待ちをして手に取る。最後まで読んでみたものの、結論としては、小難しくて、了解不能。コンピューターを使って研究したのだということは分かったのだけど、どこが数学なのかもいまいち不明。まあ、数学的知識はほとんどないのだから、仕方がないのかもしれない。ところで、巻末の解説文は私にも了解可能。ひょっとしたら、書評は、解説文を読んでなぞり直したのかなとゲスの勘ぐり。

2015/07/24