デビッド・ペニー
ニュージーランドの生物学者（1938–2024）

デビッド・ペニー
CNZM FRSNZ
2004年のペニー
生まれる（1938年9月28日）1938年9月28日
タウマルヌイ、ニュージーランド
死亡2024年5月20日（2024年5月20日）（85歳）
パーマストンノース、ニュージーランド
母校
受賞歴
科学者としてのキャリア
フィールド理論生物学
機関
博士課程の学生バーバラ・R・ホランド[1]
マイク・スティール[2]

エドワード・デイビッド・ペニー（ CNZM FRSNZ、1938年9月28日 - 2024年5月20日）[3]は、ニュージーランドの理論生物学者・進化生物学者でした。彼は進化的変化の本質を研究し、系統樹、遺伝学、進化生物学の分野で多数の論文を発表しました。ペニーの科学への貢献は、数々の賞や栄誉を授与され、米国科学アカデミーにも選出されました。

教育とキャリア

タウマルヌイ生まれのペニーは、ニュープリマス男子高等学校で教育を受けた後、カンタベリー大学で植物学と化学の学士号を取得しました。 1965年にイェール大学で植物学の博士号を取得し、後にマクマスター大学で博士研究員として働きました。[4] 1966年にニュージーランドに戻り、マセイ大学で植物生物学部、生物科学部、分子生物科学研究所、基礎科学研究所に加わり、2005年に著名教授に任命されました。[4] 2002年から2010年まで、ペニーはマセイ大学で開催されたニュージーランド最初の研究優秀研究センターの1つであるアラン・ウィルソン・センターの共同所長を務めました。2015年に閉鎖されるまで、センターはニュージーランドと太平洋の動植物の進化と生態学の研究に重点を置いていました。 2017年に退職したペニーは、マッセイ大学から名誉教授の称号を授与された。[4]

選定された研究

ペニーの研究は理論生物学、分子進化、人類進化、科学史に焦点を当てています。[4]

初期の作品

1970年代、ペニーはあらゆる生命体の遺伝情報を用いて、生命の起源、進化の発生、種と群集の関係といった問題を研究しました。彼は「DNA配列を分析し、進化系統樹を構築するための数学的手法とコンピュータプログラムの開発に貢献し、人類はアフリカで進化し、その後アフリカから移住してきたという説、そして最初の生命体はDNAではなくより単純なRNA分子に基づいていたという説を裏付ける新たな知見を生み出しました」[5] [6] 。1998年には、マオリ族のニュージーランドへの移住には50人から100人の女性が含まれていたという説得力のあるDNAに基づく証拠を提示した論文を共同執筆しました。この発見は、著者らによって「マオリ族の口承史や、初期の大洋横断航海を再現した近年のカヌー航海の結果と完全に一致する」と指摘されています[7] 。

系統樹

ペニーが進化の過程を辿ることに興味を持つようになったきっかけは、論文「系統樹の構築」（1967年）[8]だと言われている。 [9]この論文の著者の一人であるウォルター・フィッチは1988年に、1967年の研究の着想は、遺伝暗号を解読し「タンパク質と核酸の分子古生物学的記録」を作成するコンピュータプログラムの開発だったと振り返っている。[10]ペニーの初期の研究は、当時の進化論に疑問を投げかけるものだった。分類の健全な基盤を明確にしようと、1982年には生物間の関係を「進化論的な用語で表現すべきか、それとも全体的な類似性に基づくクラスターで表現すべきか」という論争に参入し、元のデータを保持することで健全な分類が可能になると結論付けた。[11]

ペニーは、系統樹構築手法を研究する研究チームに参加していました。1985年には、これらの手法の信頼性を評価する研究に協力し、その研究論文では、「形質に重み付けする」という従来の手法と、数値分類法への関心が高まりつつあるコンピュータベースの手法とのバランスを取る必要があると結論づけました。[12] 1992年の別の論文では、従来の手法が信頼できる場合もあると指摘しながらも、新たな手法も提示されました。これはLogDetと呼ばれ、論文の著者によると、「単純な非対称モデルの下で配列が進化する場合、系統樹選択法によって一貫して正しい系統樹を復元できるようになり…異なるヌクレオチド組成の配列が生成され…ほとんどの標準モデルよりも現実的である」とのことです。[13] 1993年には、進化系統樹構築手法が進歩しているという立場をとる研究論文を共同執筆しました。抄録において、著者らは共通の歴史を持つ高分子のシグナルについて説明し、これらのパターンやシグナルから進化樹を推論するための「効率的（高速）、一貫性、強力、堅牢性、そして反証可能性」を備えた手法を議論することが本研究の目的であると明確にした。論文は、樹木推論のほとんどの手法には修正が必要であると結論付けているが、「手法が効率的かつ一貫性を保っている可能性があるという認識も有用である」としている。[14]

真核生物の進化

ペニーが2006年に共著した論文[15]は、真核生物は古細菌と細菌のゲノム融合によって進化したという当時の一般的な見解に異議を唱え、「捕食性真核生物の出現後に、配列の喪失と細胞の単純化によって減少した可能性が高い」と示唆した。[16] : p.12  この研究は、現代の真核生物と原核生物の細胞が長い間別々の進化の軌跡をたどってきたことを示唆し、「進化は単純なものから複雑なものへと単調に進むわけではない」ことを確認した点で重要であった。 [15]ペニーはNBCニュースに対し、この結果は一部の人にとっては驚くべきものであったかもしれないが、融合理論が「真核生物の特殊な遺伝的・細胞的特徴」を説明できる証拠はほとんどないと強調した。彼は、これは「後方、横向き、そし​​て時折前方」への進化の一例であると示唆した。[17] 2006年の論文の発見には、国際的な科学者グループが異議を唱えた。彼らは、著者らが「偏った意見」を述べ、「1980年当時は主流だったが、10年以上前に従来の科学的基準では支持できないと示された、初期進化に関するイントロン先行（そして真核生物先行）の見解」を提示したと主張した。[ 18 ] : pp.542-543 同じジャーナルで、ペニーらは、細胞ゲノムおよび分子ゲノム科学からの新たな情報が、真核生物の起源についてこれまで得られなかった情報を提供していると反論した。彼らは「イントロン先行、初期、後期のどれかを判断するのはまだ時期尚早である…それでもなお、我々の主要な結論は、祖先真核細胞の複雑さの理解は大きく進歩しているということである」と同意した。[18] : p.543 

ペニーは真核生物の起源に関する諸説を探求した研究チームの一員でもあり、それらの説の中には生命史や生態学的原理を無視しているものがあり、初期生命には捕食者が存在しない長い期間があったという予測に疑問を呈する必要があると指摘した。著者らは、この結果は「他の単細胞を貪食することでエネルギーを得る能力が進化の初期段階で進化したという予想と整合している…したがって、第一原理からすると、より小さな細胞を貪食することで生きる捕食者が存在しない長期間（10億～30億年）があった可能性は低い」と結論付けた。これは、真核生物が出現した最も可能性の高い時期を考える上で重要な意味を持ち、これらの細胞が98億5000万年前から27億5000万年前の間に出現したという見解に疑問を投げかけた。貪食性捕食者はほぼすべて真核生物であるという出発点から、この論文は、捕食者は進化の初期段階から存在していたと主張した。[19]

鳥類の進化

2008年に鳥類の進化を研究するチームの一員として活動した後、ペニーは進化生物学者にとってこの分野に問題があることを確認する論文を共同執筆しました。著者らは、科学者が「形態の収束…[そして]…短いDNA配列に基づく問題や系統発生」に惑わされていることが一因であると述べています。この論文はさらに、「クレード間の関係と鳥類の進化の時期」に関する問題の解決を試み、系統発生データに基づいて「7つのメタベ種はネオベ群内で共通の進化史を共有していない」と結論付けています。[20]ネオベ群の根底におけるこの多枝性に起因する現生鳥類間の進化関係の理解をめぐる論争の解決は、ペニーが参加した後の研究の焦点となっています。この論文で提案された新たな展開には、ノイズレベルの低減と、最適な樹形図における定義済みのグループ分けを見つけるための公式のより正確な使用が含まれていました。注目すべきことに、この研究では9つの新しいミトコンドリア ゲノムの存在が報告されており、これは「後期白亜紀における少なくとも12の新鳥類系統の大きな多様化を裏付ける」ものである。[21]ペニーは2010年の研究にも携わっており、その研究では一部の走鳥類が営巣しており、したがって以前に飛来していた可能性を示唆している。[22] 例えば、南米に生息するシギダチョウ科の鳥類に近縁の絶滅したモアは、ペニーによると、南極大陸が凍結する前にニュージーランドに飛来した、あるいは「吹き飛ばされた」可能性がある。[23]

陸上植物の起源

ペニーが1995年に共著した論文では、「進化的関係を確立・解明し、系統樹を正確に推定し、陸上植物の起源を解明することは、植物の水生生息地から陸生生息地への移行を理解するための前提条件となる」と指摘されている。[24] : p.137 この論文は、異なる核遺伝子由来の遺伝子樹間の変異が「超遺伝子」樹の結論につながるという見解に異議を唱え、陸上植物の起源に関する研究では遺伝子樹の高度な変異性（異質性）を考慮する必要があると示唆した。結論として、研究は「異なるデータサブセットを横断するコアレッセンス法は、一貫して、Zygnematales目の祖先が陸上植物に最も近い近縁種であることを示唆している」としている。[24] : p.139 ペニーは、2013年も緑藻類と陸上植物の進化の関係について調査を継続したチームの一員であった。ペニーが共著者となったこの研究論文では、葉緑体ゲノムデータセットを分析した結果、「ジグネマタレス綱単独、またはコレオカエタレス綱とジグネマタレス綱からなる系統群は、陸上植物に最も近い現生の近縁種である」と結論づけている。[25]

ウイルス

1989年、ペニーを含む研究チームは進化樹の科学を用いてヒトウイルスのH1鎖の配列を分析し、その結果は「生物学的（進化論的）モデルと一致する」と結論付けました。[26] 2006年までに、ペニーを含む研究者たちはRSウイルス（RSV）の分子疫学を解明し、RSVワクチンの設計と新たな治療戦略の開発に役立つ重要な情報を提供しました。[27]西太平洋諸島におけるC型肝炎ウイルスの頻度は2013年に調査され、ペニーが共著者となった論文では、「南太平洋諸島の人々の間で遺伝子型1型および/または4型が循環しており、これらの人々は遺伝的にHCV感染を慢性キャリアになるよりも自然治癒する可能性が高い」という仮説が提唱されました。しかし研究者らは、「HCVの蔓延と優勢により、HCVは世界的な健康問題となっており、正確な疫学データが、感染予防とウイルス制御のあらゆる取り組みの基盤となる必要がある」と示唆した。[28]

進化論に関する見解

ペニーは2008年にRNZでキム・ヒルに対し、検証できないモデルは「あまり役に立たない」と語った。[29]また、彼が1982年に共著した論文では、カール・ポパーによる「ダーウィニズムは検証可能な科学理論ではない」という主張を考察した。この研究は、系統樹を比較することで進化論を検証しようと試み、進化樹の存在を理論的に否定できるプログラムを提示するという科学的立場をとった。その研究は、進化のメカニズムを考慮していないにもかかわらず、系統樹が「反証可能な仮説」であるため、科学理論の基準を満たし、進化論を支持できると結論付けた。[30] 1986年、ペニーとマイケル・ヘンディは著書『統計学の魅力』の一章を執筆した。彼らは、過去の出来事を予測することが困難であるため、進化論は科学理論として検証できないというカール・ポパーの主張を再考し、「統計は過去に起こった特異な出来事について検証するために使用できる」と結論付けた。[31]この議論はペニーの研究において継続的なテーマとなった。彼は1991年、進化論がポパーの科学の境界基準を満たせるかどうかを曖昧さなく判断することを目指した研究に参加した。この研究では、同じ分類群でありながら「異なるデータセット」から得られた樹形図を比較することにより、単一の配列で生命の全史を再構築できるという理論は依然として「普遍樹形図の神話」に過ぎないことが明らかになった。[32] 2003年に彼は、進化論の証明が困難であることを認めながらも、「進化論の検証可能性をめぐる問題は、より優れた科学によって解決可能である...[めったにないが]...一つの決定的な検証...[おそらく]...検証可能な予測につながる特定の検証」と指摘した論文を共同執筆した。[33]

ペニーは、生命の樹として知られるようになったものは聖書に由来し、ダーウィンが初めて用いた言葉ではないと述べた。ただし、彼はそれを「便利な比喩」と表現した。ペニーは、ダーウィンは生命の樹という概念ではなく、自らの理論を「修正を伴う系統樹」と呼んでいたと主張した。これは進化の樹という概念を含んでいた可能性もあるが、技術的には「交雑、共生遺伝子の伝達、水平遺伝子伝達、組み換え、系統分類、系譜関係の複雑さ…（例えば、強調して）…個体群、亜種、兄弟種間の連続性」に起因する循環に関するものだった。[34]

協会

ペニーは1989年から1991年までニュージーランド科学者協会の会長を務めた。[35]

死

ペニーは2024年5月20日にパーマストンノースで85歳で亡くなった。[36] [37] [38]

栄誉と賞

1990年、ペニーはニュージーランド王立協会のフェローに選出された。[39]彼は2000年に、ニュージーランドおよび国際的に科学への卓越した貢献によりマースデンメダルを授与された。彼はオックスフォード大学マートン・カレッジとケンブリッジ大学ダーウィン・カレッジの準フェロー、および分子生物学進化学会の元会長として、幅広い認知と協力者ネットワークを築いてきた。[5]

2004年、ペニーは理論生物学、分子進化、DNA解析への貢献によりラザフォード賞を受賞した。 [40]

ペニーは、2006年の新年叙勲において、科学への貢献が認められ、ニュージーランド功労勲章コンパニオンに任命された。 [41]分子生物科学研究所の2007年度年次報告書によると、この賞は「あらゆる分野において、国王および国家に功績のある貢献をした人物、あるいはその卓越性、才能、貢献、その他の功績によって名声を博した人物」を表彰するものである。[16] : p.6 

2018年、ペニーは米国科学アカデミーの外国人会員に任命された3人目のニュージーランド人となった。[4]

ペニーの科学への貢献は、同時代の学者たちから広く認められている。マッセイ大学のピーター・ロックハートは、ペニーは「分子進化の研究に生涯にわたる永続的な貢献を果たした…[そして]…彼の研究は、旺盛な好奇心、直感、そして分野横断的な能力によって特徴づけられる。特に、問題に対する革新的な解決策を見抜き、数学者が最終的に発見するであろう証明を見抜くという驚異的な能力を繰り返し示してきた」と述べた。[4]カンタベリー大学のマイク・スティールは、2009年のニュージーランド・サイエンス・レビュー誌の追悼記事で、「ペニーの式は、進化生物学におけるあらゆる系統樹のクラスにおいて、最も注目すべき閉形式表現であり続けている」と述べている。[4]

その他の出版物

  • 『Evolution Now』（2017年）。[42]ペニーによるこの本は、「進化の歴史的視点を提示し…科学的知識への『真の敬意』を喚起する」と評されている。[43]別の評論家は、ペニーを「ニュージーランド科学界の重鎮であり、国際的に認められ、数々の賞を受賞し、引用数も多い理論生物学者・分子生物学者であり、生涯にわたって進化に魅了されてきた」と評した。この評論は、本書を「ニュージーランドの偉大な進化科学者の一人の思考を巡る啓発的で楽しい旅であり…進化に関する現代の理解に至る重要なステップを示し、この分野で浮上しつつある全体像を考察し、残された主要な疑問を指摘している」と結論付けている。[44]
  • 分子進化においては、協力と利己主義が共に発現する（2014年）。[45]ペニーによるこの論文は、進化論における「利己的遺伝子」という概念に異議を唱え、「遺伝子やタンパク質の高分子レベルでは、進化の協力的側面はより明白である…なぜなら…機能する細胞に必要な多くの分子を利用し、生産するためには、何千ものタンパク質が統合的に機能しなければならないからである」と主張した。[45] : p.1 ドイツのデュッセルドルフ大学のビル・マーティンは、この論文の査読において、ペニーの結論は「目新しいものではないが…この論文は記録に残る価値のある貢献である」と述べた。[45] : p.6 カンタベリー大学のアンソニー・プールというもう一人の査読者は、この原稿はタイムリーなアップデートであり、この考えを再考したものであると述べた。彼は、更なる議論のポイントとして、「低レベルで個体間の競争があったとしても、高レベルでは協力が起こり得る」ことを示した研究や、区画化が帰属行為に陥ることをどのように回避できるかなどを提案した。ペニーはこれに対し、議論の拡大に同意し、プールが示した生物間の相互作用を示すいくつかの例は有用であると指摘した。[45] : pp 7-8 
  • 我々の相対的遺伝学（2004年）。[46]ペニーはこの論文を、チンパンジーのゲノム配列が、遺伝子調節ではなく遺伝子そのものに焦点を当てたミクロ進化によって人類の遺伝的構成がどのように生じたかに関する情報を提供できるかどうかについて、他の研究者らが行った研究を論じる形で執筆した。彼は、「もし我々と我々の祖先、そして類人猿の間に遺伝的連続性が存在するならば…[ならば]…これらのプロセスは遺伝学的に人間の独自性を完全に説明するのに十分であり、これが新世紀最初の10年間で解決されるべき最大の科学的課題の候補となるだろう」と結論付けた。[46]

参考文献

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