Kashiwa.R#8で発表した「Rと同位体分析」のスライドです．発表時に使用したものから，著作権や研究の進行上，削除・変更したところが何箇所かあります． http://www14.atwiki.jp/kashiwar/pages/22.html

1. Rと同位体分析
~siarパッケージの紹介~
Kashiwa.R#8
東京大学大学院
新領域創成科学研究科
蔦谷匠
2013-06-07
1第8回 Kashiwa.R バイオ実験系ラボ支援回
http://www14.atwiki.jp/kashiwar/pages/19.html

2. 自己紹介 2
蔦谷 匠 (つたや たくみ)
東京大学・新領域・先端生命・D2
生物学 → 会社員 → 人類学
同位体分析, 子供, 古人骨
連絡先:
– @tsutatsuta
– tsutayatakumi[at]gmail.com
http://tsutatsuta.net/

3. 内容 3
◯ 同位体分析による食性の推定
– You are what you eat + Δ
– 2つの大きな問題
◯ siar
– ベイズ推定を組み込んだ新たなモデル
– 人類・考古学への応用例
◯ mixingモデルの応用
– 何かと何かが混ざった割合を知りたいとき
Rで簡単にmixingモデルが使える
原理はシンプルなので応用が可能

4. 炭素・窒素安定同位体分析による食性推定
食物の同位体比が体組織に反映される
炭素: 光合成回路 / 窒素: 栄養段階
被食→捕食でsystematicなズレ (Δ)
ホタテガイ
Yoneda et al. 2004 を改変
Wikipedia
長野県保地遺跡 (縄文後期) 出土人骨の分析結果
オットセイタラ
シカ
クヌギ
アワ
キンブナ
C (1.07%: 安定)13
6
陽子
電子
中性子
原子核
軽い同位体は化学反応しやすい
存在比率に違いが生じる
C (98.93%)
C (微量: 放射性)
12
6
14
6
4
δ15
N(‰)
δ13
C (‰)
MM
MF
MSAF
C3
C4
TM
体組織を構成する元素の図

5. 何を知りたいか？ 5
食資源ごとの寄与率
(何をどのくらい食べているか？)
mixingモデルによって計算

6. 食資源が2つの場合
未知の定数が2つの連立方程式
δ13
Cガチョウ
= a δ13
Cアマモ
+ b δ13
Cアオサ
a + b = 1
6
δ13
C (‰)アオサ
-14.1
アマモ
-11.2
ガチョウ
-13.2
(-11.6 - 1.6)
アマモ寄与率 a = 0.31
アオサ寄与率 b = 0.69
以降のデータはsiarのデモデータセットより引用しました.

7. 食資源が3つの場合
未知の定数が3つの連立方程式
7
δ13
C (‰)
アオサ
-14.1 / 9.8
アマモ a = 0.81
アオサ b = 0.13
草 c = 0.06
δ13
Cガチョウ
= a δ13
Cアマモ
+ b δ13
Cアオサ
+ c δ13
C草
δ15
Nガチョウ
= a δ15
Nアマモ
+ b δ15
Nアオサ
+ c δ15
N草
a + b + c = 1
δ15
N(‰)
アマモ
-11.2 / 6.5
草
-30.9 / 4.4
ガチョウ
-13.2 / 6.8

8. 応用上の2つの問題 その1
未知の定数 (推定したい食資源) がもっと多くなったら？
8
δ13
C (‰)
アオサ
-14.1 / 9.8
δ15
N(‰)
アマモ
-11.2 / 6.5
草
-30.9 / 4.4
ガチョウ
-13.2 / 6.8
オオバアオサ
-11.2 / 11.2
測定する同位体の種類を増やせば対応可能
でも実用的な同位元素の数には限りがある

9. 応用上の2つの問題 その2
ばらつきがある
9
食資源の同位体比, 食物→体組織のズレ
平均値で代表させて良いのか？
δ13
C (‰)
アオサ
-14.1 / 9.8
δ15
N(‰)
アマモ
-11.2 / 6.5
草
-30.9 / 4.4
ガチョウ
-13.2 / 6.8

10. 新たなmixingモデル: siar
Stable Isotope Analysis in R
ベイズ推定を組み込んだモデル
過剰な食資源やばらつきに対応し分布として結果を返す
Rパッケージとして配布
10
Parnell et al. 2010
http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0009672

11. 応用例 11
・私の研究
・分子生物学に適用するとしたら

12. 私の研究 12
論文になったら公開します. すみません.

13. 分子生物学への応用
何かと何かが混ざっていて, その割合を知りたい
数値計算は同位体比でなくても可能
ばらつきを考慮したり, 重み付けしたりもできる
13
Phillips & Koch 2002
以下の論文のFigure 2.
Phillips D, and Koch PL. 2002. Incorporating concentration dependence
in stable isotope mixing models. Oecologia 130:114–125.

14. まとめ 14
◯ 同位体分析による食性の推定
– You are what you eat + Δ
– 2つの大きな問題
◯ siar
– ベイズ推定を組み込んだ新たなモデル
– 人類・考古学への応用例
◯ mixingモデルの応用
– 何かと何かが混ざった割合を知りたいとき
Rで簡単にmixingモデルが使える
原理はシンプルなので応用が可能