越川滋行 白眉センター特定助教と米国の研究者からなる研究グループは、ショウジョウバエを使った実験から、動物の新しい特徴が進化する仕組みを明らかにしました。 この研究成果は、米国科学アカデミー紀要に6月1日付けで掲載されました。
研究者からのコメント
越川特定助教
ミズタマショウジョウバエのような小さな虫に模様がどのようにできるのかを解明することすら、気の远くなるような道のりです。実験のしやすい昆虫を使うことで、进化はどのように起こるのか、という普遍的な问题に挑戦し続けたいと思います。
概要
生物が、进化の过程でそれまでになかった性质を获得する仕组みについては不明な点が多く残されています。近年、ゲノム情报（生物の全遗伝情报）が多く解読された结果、発生システムの根干をなす遗伝子は极めて良く保存されていることがわかってきました。一方で、生物は多様な形态や性质を持っています。この不一致は、どのように説明されるべきでしょうか？ 1975年、キングとウィルソンはヒトとチンパンジーの遗伝子配列を比较し、両者が极めて良く似ていることを示しました。ヒトとチンパンジーが形态や行动などの点において大きく异なっていることに触れ、遗伝子配列が非常に似かよっている以上、制御领域の违いによる発现领域や强度の违いが、ヒトとチンパンジーの违いをもたらしているのではないかとの仮説を提唱しました。
この仮説を検証するため、ショウジョウバエ2种（キイロショウジョウバエとミズタマショウジョウバエ）の遗伝情报を比较しました。この2种では、形作りに重要な役割を持つ飞颈苍驳濒别蝉蝉遗伝子の発现领域が异なっていることがわかっています。ミズタマショウジョウバエでは、翅に水玉模様があり、飞颈苍驳濒别蝉蝉遗伝子がこの模様を诱导しています。研究では、飞颈苍驳濒别蝉蝉周辺の领域を数办产ずつ取り出し、蛍光タンパク质の遗伝子とともに遗伝子导入することで、エンハンサーを探しました。その结果、ミズタマショウジョウバエにはキイロショウジョウバエにはないエンハンサーが叁つあり、それぞれ模様ができる位置に対応していました。エンハンサーの由来と导入するホストを入れ替える実験から、叁つのエンハンサーすべてについて、その配列の変化が発现パターンの変化に関与していることが示されました。これは、私たちが知る限り、进化の过程でエンハンサーが新しく増えることで、発生制御遗伝子の働く场所が増えていることを実験で示した始めての事例です（図）。
図： ミズタマショウジョウバエでは、新しく獲得されたエンハンサーにより、winglessの発現部位が増加している。
详しい研究内容について
動物の新しい特徴が進化する仕組みを解明 －ショウジョウバエのcis制御領域の獲得によるwingless発現領域の獲得－
书誌情报
[DOI]
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Shigeyuki Koshikawa, Matt W. Giorgianni, Kathy Vaccaro, Victoria A.
Kassner, John H. Yoder, Thomas Werner, and Sean B. Carroll
"Gain of cis-regulatory activities underlies novel domains of wingless
gene expression in Drosophila"
PNAS published ahead of print June 1, 2015
- 京都新聞（6月27日 11面）に掲載されました。
