Transcript 病原菌と人間の相互作用に基づく毒性の進化シミュレーション

病原菌と人間の
相互作用に基づく
毒性の進化シミュレーション
森 りさ 有田隆也*
名古屋大学情報文化学部
*名古屋大学大学院人間情報学研究科
はじめに
ダーウィン医学
進化的観点から医学的な問題を研究する
ダーウィン医学による病気（弱点）の5分類
（1）防御 （2）闘争 （3）新しい環境
（4）相殺取引 （5）制約
本研究では，（2）のカテゴリーに入る
「人間と病原菌の毒性の進化関係」に注目する
毒性の進化に関する概念
伝統的見解
常に毒性は低くなるように進化している
進化はゆっくり行われる
ダーウィン医学
毒性の進化に関して考慮すべき3条件
1．宿主間での選択 2．宿主内での選択 3．弱毒性の限界
現在の環境に最も適した状態になるように
毒性は常に変動し続けている．
3条件を組み込んだモデルを構築し，ダーウィン
医学の妥当性を検証する．
病原菌の毒性進化モデル
複数のエージェント（人間）とそれらの接触により
伝播していく病原菌が存在し，共進化していく．
エージェントの属性
行動タイプ 4タイプ
（社交性 ％，持続性 ターン数） ３７×３５のグリッド
= (25,5) (25,15) (75,5) (75,15)
毒性
0 （ピンク）
：健康
1~133 （ピンク以外） ：感染
交流中
モデルの設計
行動アルゴリズム
生命エネルギーの更新
交流中か判断
NO
NO
8方向に1動く
YES
 交流条件
隣接セルにエージェントがいる場合
交流する確率は
（自分の社交性）×（相手の社交
性）
相手と交流するか判断
交流相手に感染か判断
交流をやめるか判断
子供を生む
寿命か判断
 感染条件
① 毒性× 感染期間 > 900
② 1/10の確率
③ 自分の毒性 > 相手の毒性
感染の際，1/5の確率で毒性の
強さが±１の突然変異を起こす．
モデルの設計
毒性の進化に関する3条件
宿主間の選択
 エネルギーの更新式：
（現在の生命エネルギー）－（1/10×毒性 + 1）
死の条件： 生命エネルギー < 0
宿主内の選択
感染条件③ ：自分の毒性 > 相手の毒性
弱毒性の限界
感染条件① ：（毒性×感染期間） > 900
シミュレーション結果
行動タイプ1種 突然変異なし
行動タイプ （社交性 ％，持続性 ターン数）
（50,10） のみ, 突然変異なし
毒性は一旦下がっ
た後，時には弱毒性
に向かいながらも全
体としては強くなる．
毒性と人口の推移
シミュレーション結果
行動タイプ 4種 突然変異あり
行動タイプ（社交性 ％，持続性 ターン数）
4種類，1/1000で突然変異
行動タイプ別の人口推移
毒性と人口の推移
子供を生みやすい （75，15）タイプが大多数を占める．
毒性は短期間で非常に強くなる．
考察
選択圧の方向
毒性の平均の推移 ： 弱くなる
宿主間の選択
毒性が強くなるプロセス
人口の飽和状態
感染が容易
強くなる
宿主内の選択
毒性がより強くなる
行動進化がもたらす影響
多産型への進化
毒性進化のプロセスを早める
死に対抗するためのエージェントの行動進化は，結果と
して短期間のうちにより毒性が強くなると言う矛盾をもた
らした．
おわりに
人間行動と病原菌の相互作用が，毒性の進化
速度や進化方向，行動進化に影響を与えること
が示された．これらはダーウィン医学を支持する
ものである．
今後の展開
1エージェント内での複数の病原菌の寄生
4種以上のエージェントによる進化
薬物の影響
考察
選択圧の方向
毒性の平均の推移 ： 弱くなる
宿主間の選択
強くなる
宿主内の選択
行動進化がもたらす影響
多産型が増加
人口の飽和状態
感染が容易
毒性がより強くなる
死に対抗するためのエージェントの行動進化は，結
果として短期間のうちにより毒性が強くなると言う矛
盾をもたらした．