2 種ずつの塩基・アミノ酸の違いの数の表から、最も近縁な組を見つけ、どの種が先に分かれたか（外群）を判定できる
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いくつかの生物について、同じ遺伝子の塩基配列や同じタンパク質のアミノ酸配列を 2 種ずつ比べ、違いの数を表にまとめることがあります。この技能では、そのような表から、最も近縁な（最も最近に分かれた）2 種の組を見つけ、ほかの種がどの順に分かれたか、特に最も先に分かれた種（外群）はどれかを判定できるようになります。系統樹を自分で組み立てるときの基本の考え方です。
前提の技能で学んだように、共通の祖先から分かれた 2 種では、分かれた後にそれぞれの系統で塩基やアミノ酸の置き換わりが積み重なります。置き換わりがほぼ一定の速さで起こるとすると、2 種の違いの数は分かれてからの時間が長いほど大きくなります。したがって、違いの数が小さい組ほど最近に分かれた近縁な組であり、違いの数が大きい組ほど古くに分かれた組だと考えられます。
まず表全体で違いの数が最も小さい組を探すと、それが最も近縁な 2 種です。この 2 種は、ほかのどの種とも同じ時点で分かれているので、ほかの種との違いの数もほぼ同じになります（例えば A と B が最も近縁なら、C との違いは A–C と B–C でほぼ等しい）。そこで、この 2 種を 1 つのまとまりとみなし、残りの種とのまとまりの違いを考えて、次に近い種をつないでいきます。
最後まで残る種、つまりほかのどの種との違いの数も大きい種は、ほかの種がまだ共通の祖先だったころに最も先に分かれた種です。系統を比べるとき、このように調べたいなかまより先に分かれた種を外群といいます。外群とほかの種との違いの数は、ほかの種どうしの違いよりも大きく、しかもどの種に対してもほぼ同じ値になるのが特徴です。
表の中から、違いの数が最も小さい組を探し、それを最も近縁な 2 種とする
その 2 種を 1 つのまとまりとみなし、残りの各種とのまとまりの違いの数（2 種それぞれとの違いの数、ほぼ等しくなる）を比べる
まとまりとの違いが最も小さい種を、次に近縁な種としてまとまりに加える。これを種が残り 1 つになるまでくり返す
最後に残った種（ほかのどの種とも違いの数が大きく、その値がどの種ともほぼ同じ種）を、最も先に分かれた外群と判定する
4 種の生物 A〜D について、あるタンパク質のアミノ酸配列を 2 種ずつ比べ、異なるアミノ酸の数を調べたところ、次の表のようになった。アミノ酸の置換は一定の速さで起こり、違いの数は分岐してからの時間に比例するものとする。
| A | B | C | D | |
|---|---|---|---|---|
| A | − | 5 | 12 | 20 |
| B | − | 13 | 21 | |
| C | − | 19 | ||
| D | − |
A〜D のうち、ほかの 3 種の共通の祖先から最も先に分かれたと考えられる種を、記号で答えよ。
手順 1：表で最も小さい値は A–B の 5 なので、A と B が最も近縁である。
手順 2：A・B のまとまりと残りの種の違いを比べる。
- C：A–C が 12、B–C が 13 で、ほぼ 12〜13。
- D：A–D が 20、B–D が 21 で、ほぼ 20〜21。
手順 3：C の方が小さいので、C が次に A・B のまとまりに加わる。残りは D だけになる。
手順 4：D は A・B・C のどれとも違いが 19〜21 と大きく、ほぼ同じ値なので、A・B・C の共通の祖先から最も先に分かれた外群である。
よって、答えは D である（分かれた順は、D → C → A と B）。
答え: D
違いの数が大きい組ほど近縁だとしてしまう誤り。正しくは、違いの数は分かれてからの時間とともに増えるので、例題では最も小さい A–B の組が最も近縁である。
最も近縁な組を見つけた後、2 番目に小さい値の組（例題では A–C ）だけを見て、C が A と特に近いとしてしまう誤り。正しくは、A と B は同時に C と分かれているので、A–C と B–C はほぼ等しく、C は A・B のまとまり全体と近縁になる。
表の中の最大の値をもつ組（例題では B–D ）の両方の種を外群としてしまう誤り。正しくは、外群はどの種に対しても違いが大きい種 1 つで、例題では D（A–D 、B–D 、C–D ）である。B は A との違いが と小さいので外群ではない。
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。