研究者らが顕花植物の新しい家系図を構築

国際的な科学者チームが、約 8,000 属 (約 60%) の顕花植物 (被子植物) の生命の樹を作成しました。 この成果は、顕花植物の進化の歴史と、それらが地球上で生態学的優位性を獲得するまでの過程に新たな光を当てています。

顕花植物は陸上の既知の植物の約 90% を占めており、最も蒸し暑い熱帯地方から南極半島の岩の露出部に至るまで、地球上の事実上あらゆる場所で見られます。

これらの植物は 1 億 4,000 万年以上前に誕生し、その後、現存する最も近縁な裸子植物 (ソテツ、針葉樹、イチョウなどの裸の種子を持つ非開花植物) を含む他の維管束植物を急速に追い越しました。

顕花植物がその起源直後にどのようにして世界を席巻するようになったのかについての私たちの理解は、チャールズ・ダーウィンを含む何世代にもわたる科学者を困惑させてきました。

新しい研究のために、著者らは約8,000の既知の顕花植物属（約60％）をカバーする9,500種以上の18億文字の遺伝コードを使用した。 これらの種のうち 800 種以上は、これまでに DNA 配列が解析されたことがありません。

「この前例のない量のデータを分析して、数百万の DNA 配列に隠された情報を解読することは、大きな課題でした」と、キュー王立植物園の研究者、アレクサンドル・ズンティニ博士は述べています。

「しかし、それはまた、植物の生命の樹についての知識を再評価し拡張するユニークな機会を提供し、植物の進化の複雑さを探求するための新しい窓を開きました。」

ミシガン大学の進化生物学者スティーブン・スミス教授は、「開花植物は、私たちが森に入ると必ず餌を与え、衣服を着せ、挨拶をしてくれる」と語った。

「顕花植物の生命の樹の構築は、1世紀以上にわたって進化生物学の分野にとって重要な課題であり目標でした。」

「このプロジェクトは、顕花植物のほとんどの属に関する大規模なデータセットを提供し、この目標を達成するための 1 つの戦略を提供することで、私たちをその目標に近づけます。」

「チームが直面した最大の課題の 1 つは、遺伝子領域の多くの根底にある予想外の複雑さであり、異なる遺伝子が異なる進化の歴史を物語っています。」

「これまでに行われたことのない規模でこれらのパターンを調査するための手順を開発する必要がありました。」

開花植物の生命の樹は、私たち自身の家系図とよく似ており、科学者がさまざまな種が互いにどのように関係しているかを理解することを可能にします。

生命の樹は、異なる種間の DNA 配列を比較し、分子の化石記録のように時間の経過とともに蓄積される変化 (突然変異) を特定することによって明らかにされます。

この研究のために、すべてのサンプルから数百の遺伝子と数十万文字の遺伝暗号を磁気的に捕捉するための新しいゲノム技術が開発されました。これは、以前の方法よりも桁違いです。

研究チームのアプローチの主な利点は、DNAがひどく損傷している場合でも、古いものから新しいものまで、多種多様な植物材料の配列を決定できることである。

世界中の植物標本コレクションにある乾燥植物材料の膨大な宝庫（約 4 億点の植物の科学標本で構成される）が、現在、遺伝学的に研究できるようになりました。

「多くの点で、この斬新なアプローチにより、歴史的な植物標本に閉じ込められた豊富なデータを活用することで、過去の植物学者と協力することが可能になりました。その中には19世紀初頭にまで遡って収集されたものも含まれます」と博士は述べた。ウィリアム・ベイカー氏、キュー王立植物園の研究者。

「チャールズ・ダーウィンやジョセフ・フッカーなどの私たちの著名な先人たちは、これらの標本が今日のゲノム研究においてどれほど重要になるとは予想できなかったでしょう。」

「彼らの生前にはDNAさえ発見されていませんでした。 私たちの研究は、これらの素晴らしい植物博物館が地球上の生命の画期的な研究にとっていかに重要であるかを示しています。」

「他にどのような未発見の科学的チャンスがその中にあるのか、誰が知っているでしょうか？」

チームの結果がジャーナルに掲載されます 自然。

_____

AR ズンティーニ 他。 系統ゲノミクスと被子植物の出現。 自然、2024 年 3 月 15 日にオンラインで公開。 土井: 10.1038/s41586-024-07324-0