地球最大の動物ゲノム解読：脊椎動物の陸上進化への道を探る新研究

Tokyo科学者チームが、生物学者のアクセル・マイヤーと生化学者のマンフレッド・シャルトルを含め、肺魚の遺伝コードを解読しました。彼らは、動物で発見された中で最大のゲノムを持つことを明らかにしました。この肺魚のゲノムは人間のゲノムの30倍の大きさであり、初期の魚がどのようにして陸上で生活するように進化したかを理解する手助けとなります。この研究は、陸生脊椎動物の初期の段階についての重要な情報を提供します。

彼らの発見の主なポイントは以下の通りです：

• 南アメリカの肺魚のゲノムは、90億塩基以上の長さを持っています。
• このゲノムは、オーストラリアの肺魚の2倍の大きさであり、以前の記録保持者を上回ります。
• トランスポゾンがゲノム内で位置を変えながら複製することで、この成長が引き起こされています。
• 肺魚のゲノムはその大きさにもかかわらず、驚くほど安定しています。
• 遺伝子解析により、初期の脊椎動物が陸上に進出できるようになった進化的適応が示されています。

肺魚は古代の親戚からの特徴を持つため、非常に興味深いです。オーストラリアの肺魚は、一見して四肢のようなヒレを持っており、初期の動物が陸上を移動するのに役立ちました。一方で、アフリカや南アメリカの肺魚は、細い糸のようなヒレを持っています。

研究によれば、トランスポゾンがゲノムの増加に大きく関与していることが示されています。たとえば、南アメリカの肺魚のゲノムは、1000万年ごとに人間のゲノムのサイズに相当するほど増加します。この急速な成長は、通常トランスポゾンの活動を抑制するピRNAのレベルが低いことに部分的に起因しています。

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研究結果は、トランスポゾンの活動と遺伝的不安定性との間に直接的な関連がないことを示しており、これは予想外である。この安定したゲノムにより、科学者たちは初期の四肢動物祖先の染色体構造を解明できた。異なる肺魚種のゲノムを比較することで、この研究は最初の脊椎動物がどのようにして陸上での生活に適応したかを理解する助けとなる。

研究チームは、CRISPR-Casで遺伝子を操作したマウスを使用して、複雑な四肢様の構造から単純なヒレに進化する過程を研究しました。彼らは、この進化にはShhシグナリング経路の変化が関与していることを発見しました。この経路は脊椎動物の四肢や指の発達に重要であり、明確な進化的つながりを示しています。

現在、すべての現存する肺魚の科の全ゲノム配列が揃っているため、さらに比較ゲノム研究を行うことができます。これにより、肺魚の遺伝学をより深く理解し、進化における肺魚の位置についても多くの知識を得られるでしょう。

この研究は、進化生物学を理解するためにゲノム学がいかに重要であるかを示しています。これにより、脊椎動物のような複雑な動物が、どのように進化して様々な環境に適応してきたかを学ぶことができます。この情報は、将来の進化学や遺伝学の研究に役立ちます。