ホーム 紐を切る ストリーミングサービス 「ダーク DNA」の紹介 – 進化についての私たちの考え方を変える可能性のある現象

「ダーク DNA」の紹介 – 進化についての私たちの考え方を変える可能性のある現象

DNA 配列決定技術は、人間が何世紀にもわたって動物に関して抱いてきた疑問を科学者が解明するのに役立っています。動物のゲノムをマッピングすることで、キリンがどのようにして巨大な首を獲得したのか、またヘビがなぜあんなに長いのかについて、よりよく理解できるようになりました。ゲノム配列決定により、さまざまな動物の DNA を比較対照し、それらが独自の方法でどのように進化したのかを解明することができます。
しかし、場合によっては、謎に直面することがあります。一部の動物のゲノムには、他の同様の種に存在する特定の遺伝子が欠落しているようですが、その遺伝子は動物が生き続けるために存在する必要があります。これらの明らかに欠けている遺伝子は「暗黒の DNA」と呼ばれています。そして、その存在は進化についての私たちの考え方を変える可能性があります。
オックスフォード大学の研究者らは、砂漠に生息するスナネズミの一種であるスナネズミ(Psammomys obesus)のゲノムを解読した際に初めてこの現象に遭遇した。特に、彼らは、なぜこの動物が特に 2 型糖尿病にかかりやすいのかを理解するために、インスリンの生成に関連するスナネズミの遺伝子を研究したいと考えていました。
関連項目を参照
しかし、インスリンの分泌を制御するPdx1と呼ばれる遺伝子を探したところ、それが周囲にある他の87個の遺伝子と同様に欠落していることが判明した。 Pdx1 を含むこれらの欠落遺伝子の一部は必須であり、それらがなければ動物は生き残ることができません。それで、彼らはどこにいるのでしょうか?
最初の手がかりは、研究チームがスナネズミの体組織のいくつかから、「欠落している」遺伝子からの指令によって生成される化学生成物を発見したことだった。これは、遺伝子がゲノムのどこかに存在し、実際には欠落しているのではなく、単に隠されているだけであることを示す場合にのみ可能です。
これらの遺伝子の DNA 配列には、DNA を構成する 4 つの「塩基」分子のうちの 2 つである G 分子と C 分子が非常に豊富に含まれています。科学者は、GC リッチな配列が特定の DNA 配列決定技術に問題を引き起こすことを知っています。このことから、研究者らが探していた遺伝子は、欠落しているというよりも、検出が困難であった可能性が高くなります。このため、彼らはこの隠された配列を暗黒物質にちなんで「ダーク DNA」と呼んでいます。暗黒物質とは、天文学者が宇宙の約 25% を構成していると考えているものの、実際には検出できないものです。
研究チームは、スナネズミのゲノムをさらに研究することで、特に、スナネズミのゲノムには他のげっ歯類のゲノムよりも多くの突然変異があることを発見した。この変異ホットスポット内のすべての遺伝子は現在、非常に GC に富んだ DNA を持ち、標準的な方法を使用して検出するのが難しい程度に変異しています。過剰な突然変異により遺伝子の機能が停止することがよくありますが、スナネズミの遺伝子は、DNA 配列が根本的に変化しても、どういうわけか依然としてその役割を果たし続けています。これは遺伝子にとって非常に難しい仕事です。母音だけを使ってカウントダウンに勝つようなものです。
この種の暗い DNA は以前にも鳥類で発見されています。科学者たちは、現在配列決定されている鳥類のゲノムから 274 個の遺伝子が「欠落している」ことを発見しました。これらには、科学者たちが長年発見できていないレプチン(エネルギーバランスを調節するホルモン)の遺伝子が含まれています。繰り返しになりますが、これらの遺伝子は GC 含有量が非常に高く、ゲノム配列には遺伝子が欠落しているように見えても、その産物は鳥の体組織で見つかります。

暗黒の DNA に光を当てる

ほとんどの教科書の進化の定義では、進化は 2 つの段階、すなわち突然変異とそれに続く自然選択で起こると述べられています。 DNA の突然変異は一般的かつ継続的なプロセスであり、完全にランダムに発生します。次に、自然選択が作用して、通常、より高い生殖成功率をもたらすかどうかに応じて、突然変異が維持され、受け継がれるかどうかが決定されます。つまり、突然変異は生物の DNA に変異を生み出し、自然選択が生物が存続するか消滅するかを決定し、進化の方向に偏りをもたらします。
しかし、ゲノム内に突然変異の多いホットスポットがあるということは、特定の場所にある遺伝子が他の場所よりも突然変異する可能性が高いことを意味します。これは、このようなホットスポットは、進化の方向を偏らせる可能性がある過小評価されているメカニズムである可能性があり、自然選択が唯一の原動力ではない可能性があることを意味します。
これまでのところ、ダーク DNA は 2 つの非常に多様で異なる種類の動物に存在しているようです。しかし、それがどこまで広がるかはまだ不明だ。すべての動物のゲノムにはダーク DNA が含まれている可能性がありますか? 含まれていない場合、スナネズミと鳥はなぜそれほどユニークなのでしょうか?解くべき最もエキサイティングなパズルは、ダーク DNA が動物の進化にどのような影響を与えたかを解明することです。
スナネズミの例では、突然変異のホットスポットにより、この動物の砂漠生活への適応が可能になった可能性があります。しかしその一方で、突然変異があまりにも急速に起こったため、自然選択がDNA内の有害なものを除去するのに十分な速さで作用できなかった可能性がある。これが本当であれば、有害な突然変異により、スナネズミが現在の砂漠環境の外で生存することができなくなる可能性があることを意味する。
このような奇妙な現象の発見は、ゲノムがどのように進化するのか、そして既存のゲノム配列決定プロジェクトでは何が見逃されていたのかという疑問を確実に引き起こします。おそらく、戻って詳しく見てみる必要があるでしょう。
画像: Pixabay/Shutterstock、The Conversation経由
アダム・ハーグリーブスは、オックスフォード大学の博士研究員です。この記事はもともと The Conversation に掲載されたものです。

「 「ダーク DNA」の紹介 – 進化についての私たちの考え方を変える可能性のある現象」に関するベスト動画選定!

DNAの変異以外で発生する、もう一つの進化とは?【ゆっくり科学】
3. 生物学的安全性評価(JIS T 0993-1改正に伴う内容)ⅰ. 改正JISの概要 1. JIS T0993-1改正の経緯及び改正点(本文)(令和3年度 認証基準該当性の考え方等に関する説明会)