【遺伝学】アフリカツメガエルさん、DNAが2倍の「異質四倍体」カエルとなる

【プレスリリース】DNAが2倍になったカエル | 日本の研究.com
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何百万年も前、ひとつのカエルの種が２種に分かれました。その何百年後に、今度はその２種が、異種交配と全ゲノム重複により一つの生物の中に異なる2種類のゲノムをもった「異質四倍体」のカエルとなりました。このような興味深い事例が、アフリカツメガエル（学術名：Xenopus laevis）で起こっていたことがわかりました。アフリカツメガエルは、近縁種のネッタイツメガエル（学術名：Xenopus tropicalis）の2倍近い数の染色体をゲノム中に含んでいるのです。

生物によっては、その進化の過程において何百万年もの年月の間に染色体の数が増える様々な事象が起きています。なかでも、全染色体の数が倍増する事象のことを倍数化と言い、脊椎動物では、その起源となる系統の中で、少なくとも2回、異なる倍数化が起きています（すなわち四倍体になっています）。今日、哺乳動物、爬虫類、鳥類では、染色体の数が通常ではないものを見つけることは稀ですが、倍数化は魚類、両生類、植物では今でもよく見られる現象です。

アメリカツメガエルのゲノム進化を調査する本研究チームを牽引してきたのは、カリフォルニア大学バークレー校教授で、沖縄科学技術大学院大学（OIST）分子遺伝学ユニットの代表をつとめるダニエル・ロクサー教授、東京大学の平良眞規教授、カリフォルニア大学バークレー校のリチャード・ハーランド教授です。この大型共同研究には、世界中から様々な大学や研究機関が参加しました。Nature誌に掲載され、表紙を飾った本研究は、アフリカツメガエルのゲノムの中にある2種類のゲノムが、絶滅した二つの祖先種の染色体の２セットから成り立っていることを明らかにしました。

OIST分子遺伝学ユニットのポスドク研究員であるオレグ・シマコフ博士は、進化途中の分岐から、その後に起きたアフリカツメガエルの祖先種の融合までの間の何百万年という時間を決定づけるためのアルゴリズム（数式）を開発しました。このような時間の長さの計算を可能にするため、アフリカツメガエルのゲノムの中で遺伝子がどこに位置するかを見極める必要がありました。それは、DNAのどの領域がタンパク質遺伝子をコードしていて、どの領域がタンパク質遺伝子をコードしていないかを見極める作業のことです。コンピュータの自動処理によりこの作業が簡略化されましたが、数多くの間違いも出てきます。そこで、遺伝子記述の間違いを人の目で確認する作業が必要となりますが、それを担ったのが、OISTマリンゲノミックスユニットの安岡有理博士です。本プロジェクトに欠かせない安岡博士の専門性は、同博士が東京大学大学院在学中に、平良眞規教授の指導の下で培われました。「発生生物学分野での自分の経験を活かし、アフリカツメガエルの発生プロセスに関わる遺伝子を数多く調べることができました。」と安岡博士はコメントしています。

カリフォルニア大学バークレー校でロクサー教授が率いる研究室のかつての大学院生で、Nature誌論文の筆頭共著者であるアダム・セッション博士は、以下のような解説をしました。「私たちの研究の中で最も驚くべき発見は、現存のアフリカツメガエルのゲノムをふたつの別々の染色体のセットに分け、それぞれが祖先種由来のものであることを明らかにできた点です。植物の研究では、今も現存する近縁種を使って似たような結果を導き出すことは可能ですが、本研究では、世界で初めて、二つの絶滅した祖先種からこのような結果を出すことができたのです。」

この大型共同研究では、他の動植物の進化研究に応用可能な、ゲノム重複に関する新たな知見を得るに至りました。OISTのシマコフ博士は「アフリカツメガエルは、細胞生物学や発生生物学の分野において非常に有用なモデル生物なので、倍数性進化を研究するには、理想的な生物と言えます。」と説明しています。