デビッド・ペニー

デビッド・ペニー CNZM フRSNZ
2004年のペニー
生まれる	( 1938-09-28 )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(2024-05-20)（85歳） パーマストンノース、ニュージーランド
母校	カンタベリー大学 イェール大学
受賞歴	2000年マースデンメダル 2004年ラザフォード賞
科学者としてのキャリア
フィールド	理論生物学
機関	マクマスター大学 マッセイ大学
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および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広く出版しました。ペニーの科学への貢献は、いくつかの賞や栄誉、そして米国科学アカデミーへの入会によって認められています。

タウマルヌイ生まれのペニーは、ニュープリマスボーイズハイスクールで教育を受けた後、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ポスドク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、マッシー大学の植物生物学部、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年にペニーは著名教授に任命されました。^[4] 2002年から2010年まで、ペニーはマッシー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責任者を務めました。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、マッシー大学から名誉教授の称号を授与された。^[4]

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]

1970年代、ペニーは、あらゆる生命体の遺伝情報を利用して、生命の起源、進化の発生、種とコミュニティの関係などの疑問を調査する方法を研究した。彼は「DNA配列を分析して進化の樹形図を作成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たという考えと、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考えを裏付ける新しい洞察を開発しました」。^{[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ベースの証拠を提供する論文を共同執筆し、著者らはこれを「マオリ族の口承史や、初期の大洋横断航海を再現した最近のカヌー航海の結果と完全に一致している」と指摘した。^[7]

ペニーが進化の過程をたど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 1 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 プログラムを開発することだったと振り返っている。^[10]ペニーの初期の研究は、当時の進化論に異議を唱えるものである。分類の健全な基盤を明らかにするために、1982 年に彼は、生物間の関係を「進化論で表現すべきか、全体的な類似性に基づくクラスターで表現すべきか」という論争に参加し、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、ツリー構築法を研究する研究チームに参加した。1985年、彼はこれらの信頼性を評価する研究に協力し、その研究論文では、「文字に重みを付ける」という従来のアプローチと、数値分類法の認知度が高まっているコンピューターベースのアプローチとのバランスを取る必要があると結論付けた。^[12] 1992年の別の論文では、従来の方法が信頼できる場合もあると指摘しながらも、新しいアプローチも提示した。これはLogDetと呼ばれ、論文の著者によると、「ツリー選択法は、単純な非対称モデルの下で配列が進化する場合に、常に正しいツリー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を生成し、ほとんどの標準モデルよりも現実的である」とのことである。^[13] 1993年、彼は進化ツリーの方法が進歩しているという立場を取った研究論文を共同執筆した。要約では、著者らは共通の歴史から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の樹形図を推論するための「効率的（高速）、一貫性、強力、堅牢、かつ反証可能な」方法について議論することが研究の目的であると明らかにした。論文では、樹形図推論のほとんどの方法は修正が必要であるが、「方法が効率的かつ一貫性がある可能性があるという認識も有用である」と結論付けている。^[14]

2006年にペニーが共著した論文^[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真核生物は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および細胞的特徴」を説明する証拠はほとんどないことを強調した。彼は、これは「後方、横方向、そして時には前方」の進化の一例であると示唆した。^[17] 2006年の論文の調査結果に異議を唱えた国際的な科学者のグループ。彼らは、著者らが「偏った意見を述べた」と主張し、「 1980 年当時は一般的だったが、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 (および真核生物先行) の見解」を提示した。 ^{[18] : pp.542-543}同じジャーナルで、ペニーらは、細胞および分子ゲノム学からの新しい情報により、真核生物の起源に関するこれまで入手できなかった情報が得られたと反論した。彼らは、「イントロン先行、初期、または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、祖先真核細胞の複雑さの理解は大きく進んでいるというのが私たちの主な結論である」ことに同意した。^{[18] : p.543}

ペニーは、真核生物の起源に関する理論を探求した研究チームの一員でもあり、これらの理論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いない長い期間があったという予測に異議を唱える必要があると指摘した。著者らは、その結果は「他の単細胞を飲み込んでエネルギーを得る能力が進化の初期に進化したという予想と一致している...したがって、第一原理からすると、より小さな細胞を飲み込んで生きる捕食者がいない長期間（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慮する際に影響を及ぼし、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異議を唱えた。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、論文は、これらは進化の初期に存在していたと主張した。^[19]

2008年に鳥類の進化を研究するチームの一員として働いた後、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研究論文の共著者となった。著者らは、科学者が「形態の収束...[および]...短いDNA配列に基づく問題と系統発生」によって誤解していることが一因であると述べた。この論文はさらに、「鳥類の系統群間の関係と進化のタイミング」に関する問題を解決しようとし、系統発生データに基づいて、「7つのメタベ種はネオベ内で共通の進化の歴史を共有していない」と結論付けた。^[20]ネオベの根元でのこの多枝による現代の鳥類間の進化関係の理解に関する論争の解決は、ペニーが参加した後の研究の焦点である。この論文で提案された新しい開発には、ノイズレベルの低減と、最適なツリーで定義済みのグループを見つけるための式のより正確な使用が含まれていた。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の新鳥類の系統の大きな多様化を裏付ける」ものである。^{[21]ペニーは、一部の}走鳥類が巣を作っていたため、以前は飛来していたことを示唆する2010年の研究にも関わっている。^[22] 一例として、南米のシギダネ科の鳥類に近縁の絶滅したモアは、ペニーによると、南極が凍結する前にニュージーランドまで飛来したか、「吹き飛ばされた」可能性がある。^[23]

ペニーが1995年に共著した論文では、「進化的関係を確立し、明らかにし、水生から陸生の生息地への移行を理解するための前提条件として、陸上植物の起源の系統樹を正確に推定するためには、より多くのゲノムデータが必要である」と指摘した。^{[24] : p.137}この論文は、異なる核遺伝子からの遺伝子樹間の変異性が「超遺伝子」樹の結論につながるという見解に異議を唱え、遺伝子樹の高レベルの変異性（異質性）を陸上植物の起源の研究に組み込む必要があると示唆した。その結論は、「異なるデータのサブセットにわたる合体法は、一貫して、Zygnematalesの祖先が陸上植物に最も近い親戚であることを示唆している」という研究結果を示したというものだった。^{[24] : p.139}ペニーは、2013年も緑藻類と陸上植物の進化の関係の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、「 Zygnematales単独、またはColeochaetalesとZygnematales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]

1989年、ペニーを含む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、その発見が「生物学的（進化的）モデルと一致している」と結論付けた。^[26] 2006年までに、ペニーを含む研究者らはRSウイルス（RSV）の分子疫学を説明し、RSVワクチンの設計と新しい治療戦略の開発に役立つ重要な情報を提供した。^[27]西太平洋諸島におけるC型肝炎ウイルスの頻度は2013年に検査され、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および/または4が循環しており、これらの人々は慢性キャリアになるよりもHCV感染を自然に治癒する可能性が高いという遺伝的素因がある」という仮説が提唱された。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、ウイルスの感染を防ぎ制御するため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]

ペニーは2008年にRNZでキム・ヒルに、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、1982年に共著者となった論文では、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」という主張を検討した。この研究では、系統樹を比較することで進化論を検証しようとし、進化の樹が存在することさえ理論的に反証できるプログラムを提示する科学的立場をとった。この研究は、それが「反証可能な仮説」であるため、科学理論の基準を満たし、進化のメカニズムを考慮していないにもかかわらず、進化論を支持できると結論付けた。^{[30] 1986年に、ペニーとマイケル・ヘンディは、} The Fascination of Statisticsという本の一章を執筆した。彼らは、過去の出来事を予測することが難しいため、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を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、進化論がポパーの科学の境界基準を満たすことができるかどうかを曖昧さなく決定することを目的とした1991年の研究に参加した。この研究では、同じ分類群だが「異なるデータセット」からの樹木を比較することにより、著者らが結論付けたのは、単一の配列で生命の歴史全体を再構築するのに十分であるという理論は、「普遍的な樹木の神話」のままであることを示すものであった。^[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取り巻く問題は、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]...一つの決定的なテストで...[もっと可能性が高いが]...検証可能な予測につながる特定のテストで」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使った言葉ではないが、彼はそれを「便利な比喩」と表現したと述べた。ペニーは、ダーウィンは生命の樹の概念を使用する代わりに、彼の理論を「修正を伴う系統樹」と呼んでいたと主張した。これは進化の樹の考えを含んでいたかもしれないが、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...[たとえば、強調して]...個体群、亜種、兄弟種の間の連続性」から生じるサイクルに関するものだった。^[34]

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]

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]}

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、ニュージーランドと国際的に科学への優れた貢献によりマースデンメダルを受賞した。彼はそこで幅広い認知と協力者のネットワークを持っており、「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シップ、および分子生物学進化学会の元会長」として認められた。^[5]

2004年、ペニーは理論生物学、分子進化、DNA分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年の新年叙勲で、科学への貢献が認められ、ニュージーランド功労勲章のコンパニオンに任命された。 ^[41]分子生物科学研究所の2007年の年次報告書には、この賞は「あらゆる分野で国王と国家に功績のある貢献をした人、または卓越性、才能、貢献、その他の功績で名声を得た人」に授与されると記されている。^{[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、同時代の学者たちに広く認められている。マッシー大学のピーター・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した...[そして]...彼の研究は、大きな好奇心、直感、そして分野を横断する能力によって特徴づけられる。特に、彼は問題に対する革新的な解決策を認識し、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並外れた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年にニュージーランド・サイエンス・レビューに寄稿した追悼記事で、「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とって最も注目すべき閉形式の表現であり続けている」と書いている。^[4]

• 進化は今（2017年）。^[42]ペニーのこの本は「進化の歴史的視点を提示し、科学的知識に対する『真の敬意』を呼びかけている」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の第一人者であり、国際的に認められ、多くの賞を受賞し、引用数も多い理論・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」と評して始めた。この評論は、この本は「ニュージーランドの偉大な進化科学者の一人の考えを啓発的で楽しく巡る旅であり、進化に対する現代の理解に至る重要なステップを示し、この分野で浮上しているいくつかの全体像を取り上げ、残された主要な疑問を特定している」と結論付けている。^[44]
• 協力と利己主義はどちらも分子進化の過程で起こる（2014年）。^[45]ペニーによるこの論文は、進化論における「利己的な遺伝子」という概念に異議を唱え、「遺伝子とタンパク質の高分子レベルでは、進化の協力的な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使用し、生成するためには、何千ものタンパク質が統合された方法で一緒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、この論文のレビューで、ペニーの結論は「目新しいものではないが...この論文は記録への価値ある貢献である」と述べた。^{[45] : p.6}カンタベリー大学の別の査読者、アンソニー・プールは、この原稿はアイデアをタイムリーに更新し、再考したものであると述べた。彼は、議論すべきさらなるポイントとして、「低レベルでは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、区分化によって帰属行為に陥るのを避ける方法を検討することを提案した。ペニーはこれに応えて議論を広げることに同意し、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実際の遺伝子に焦点を当てたミクロ進化として人間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、他の人が行った研究についての議論として書いた。彼は、「我々と我々の祖先および類人猿の間に遺伝的連続体があるならば...[ならば]...これらのプロセスは、人間の独自性を完全に説明するのに遺伝的に十分であり、それが新世紀の最初の10年間に解決される最高の科学的問題として私が候補とするものである」と結論付けた。^[46]