首都大学東京の研究者らは、動物がなぜ性染色体を進化させるのかという謎を解く大きな一歩を踏み出した。性染色体は「性的葛藤」、つまりどちらの性別にも最適ではない特徴の進化を減らすために進化する、と長い間考えられてきた。研究チームはショウジョウバエを使って、ショウジョウバエで新たに形成された新性染色体上の遺伝子が、性別特有の表現型を与える「性別偏向遺伝子」を進化させる傾向があることを示した。
染色体は、生物のすべての遺伝物質を運ぶ DNA の束がきちんとパッケージ化されています。原核生物 (細菌や古細菌など) は通常 1 つしか染色体を持っていませんが、より複雑な生物は染色体を多数持つ傾向があります。たとえば、人間は 46 個持っています。これらの染色体のうち、性染色体と呼ばれるサブセットは、個々の動物の性別を決定することが知られています。しかし、性染色体の進化は進化生物学者にとって謎であり続けています。たとえば、人間の Y 染色体は、時間の経過とともに遺伝子を失っています。数百万年後には失われる可能性があると推定されています。これは、そもそもなぜ性染色体が進化したのかという疑問を投げかけます。
この疑問に対する答えとして考えられるのは、生物学者が「性的葛藤」と呼ぶものの減少です。特定の表現型や特徴 (たとえば、体の大きさの違い) が特定の性別には有益だが、他の性別には有害である場合、両性別に共通の表現型があると、すべての人にとって最適な結果にはなりません。性染色体の進化により、特定の表現型を特定の性別に与えることで、この難問が解決されるかもしれません。しかし、これは説得力があるように聞こえますが、証明するのは困難です。これは、性染色体が通常非常に古いためです。非常に昔に進化したため、その間に環境からのあらゆる種類の他の影響が遺伝的進化に寄与しているはずです。
この課題を解決するために、首都大学東京のアニカ・ミノヴィッチと野澤正文准教授は ショウジョウバエ ショウジョウバエ、特に比較的最近進化した性染色体、いわゆる新性染色体を持つショウジョウバエ。この種を、性染色体を持たない近縁種と比較することで、新たに獲得した性染色体が「性別に偏った遺伝子」、つまりどちらの性別にも有利な表現型を与える遺伝子の獲得につながるかどうかが調べられた。
異なる染色体上の遺伝子がどのように進化したかを比較したところ、新性染色体上の多くの遺伝子が、特に幼虫の段階で性別に偏った遺伝子に進化する傾向があることがわかった。幼虫は性別に特有の特徴（性的二形性）をあまり示さない傾向があるため、これは予想外のことである。しかし、そのような特徴は成虫になってからの違いに影響を与える可能性がある。性別に依存するサイズについて考えると、成虫の昆虫は硬い外骨格のためにそれ以上大きくなれないため、性別間のサイズの有益な違いは幼虫の段階で固定される必要がある。これは、性別に偏った遺伝子が実際には代謝と関連しており、それがサイズに直接影響し、共通の体の大きさに内在する性的葛藤を軽減するというチームの調査結果と正確に一致している。
これは、性染色体が性的葛藤を減らすために進化したという仮説を強く裏付けるものです。研究チームは現在、性的葛藤に対するより直接的な測定方法を追求し続けており、進化生物学にとって重要なこの疑問にさらなる光を当てることになるかもしれません。
この研究は、日本学術振興会（JSPS）科研費17H05015、15K14585、21H02539、25711023、16H06279、221S0002および首都大学東京の支援を受けて行われました。
ソース：
ジャーナル参照:
ミノビック、A.、ノザワ、M.（2024）。性差遺伝子の進化 ショウジョウバエ 新性染色体を持つ種：性的葛藤の軽減に潜在的に貢献する。 生態学と進化。 翻訳：doi.org/10.1002/ece3.11701。
1722768427
#性的葛藤を緩和する新性染色体の役割を解明
2024-08-04 10:10:00