性別の戦いでは、遺伝的観点から、男性は革新的な側面を持っているように見える。精巣は精子の単なる工場以上のものであることが発見された。精巣は、種の進化の原料である新しい遺伝子の出現のホットスポットとしても機能している。
ロックフェラー大学のチームは、ミバエを使用し、精子の発育中に自然のイノベーションの試みがどのように機能するかについて重要な洞察を得た。
eLifeで2019年8月16日にオンラインで公開された研究では、単一細胞レベルのDNA変異の存在と、そのような変化から生じる新しい遺伝子の活性をマッピングした。
この論文は、「精巣単一細胞RNA-SeqがショウジョウバエのDe Novo遺伝子転写と生殖細胞変異バイアスのダイナミクスを明らかにする（Testis Single-Cell RNA-Seq Reveals the Dynamics of De Novo Gene Transcription and Germline Mutational Bias in Drosophila.）」と題されている。
「我々の研究は、生物の適応と進化を可能にし最終的に地球上の生命の多様性に貢献するプロセスに関する前例のない視点を提供する」と研究を率いたロックフェラーの助教授Li Zhao博士は述べた。
近年、ハエからヒトまでの動物の研究により、精巣に由来する多くの若い遺伝子が発見された。
これらの発見および他の発見は、遺伝子の進化のために、精巣が体の最も生産的な部位、すなわち男性または女性の間でランク付けされることを示唆している。
しかし、この遺伝子変種の大量生産には重大なリスクが伴う。
たとえば、ヒトの場合、父親の精子は、正常な発育の過程で母親の卵子よりも2〜3倍多くの新しい突然変異を獲得し、その精子は遺伝的な誤りに悩まされる。
場合によって、そのような間違いは、父親の子孫を傷つけたりすることさえある。言い換えると、男性は進化のゲームで重要な1つのこと、つまり遺伝子プールを次世代に広める機会を失うことになる。
しかし、個々の男性とその子孫に潜在的なマイナス面があるとしても、生殖のダイナミクスは促進する。女性を惹きつけ、競合他者をかわす強い圧力（たとえば、より明るい羽毛やより強い精子など）を生むことができる。
分子レベルで、この圧力は精巣内の豊富な新しい遺伝子を駆動する。
科学者らは、これらの新しい遺伝子が健康な子孫を育てる男性の能力に貢献すると考えている。
細胞毎に検索
しかし、少し近づいたが、まだ写真はぼやけていた。科学者は、精子が発育する前駆細胞内で遺伝子イノベーションが起こるダイナミクスをまだ理解できなかった。
さらに調べるために、Zhao博士と彼女のラボの研究者は、ハエ精巣の個々の細胞にタグを付け、それぞれに含まれるRNA配列を特定し、解読した。このアプローチにより、特定の遺伝子の活動が発生段階を通じてどのように変化したかを見ることができた。幹細胞と5つの中間細胞タイプから分離されたRNAシーケンス内で、研究者は突然変異と遺伝子の2つの観点から遺伝子イノベーションを検討した。
ゼロから開始 — DE NOVO GENES
RNAシーケンス内で、Zhao博士のチームは、特定のタイプの若い遺伝子を探した。これは、既存の遺伝子の複製ではなく、ゼロから生じたものだ。
Zhao博士にとって、これらのいわゆるde novo遺伝子は、元々タンパク質をコードしていなかった配列に由来し、進化の観点から最も興味深い新しい遺伝子だ。彼女のチームは、以前に特定したセットから抽出された184個以上のde novo遺伝子を発見した。
これらの新規遺伝子を調べて複雑なパターンを明らかにした。特定の遺伝子は主に特定の細胞タイプに現れるが、他のタイプには現れない。これらの遺伝子の約15パーセントは、幹細胞段階を含めて早期に出現したが、驚くべきことに、この段階は厳しく制御されているため、発育開始時に新しい遺伝子はめったに現れないと考えていたため驚いた。
しかし、de novo遺伝子の最も活発な期間は、発達中の精子のいわゆる精母細胞期の途中で発生した。
科学者たちは現在、もし可能であれば、de novo遺伝子が最初に出現したときにどのような目的を果たしているかを理解したいと考えている。また、本質的にランダムに発生する可能性もあり、特に貢献することはないが、多くの場合、これらの新しい遺伝子は精子細胞の成熟に役割を果たしているかもしれない。
「発育を進めるためにこれらのde novo遺伝子が行っていることは、エキサイティングな未解決の課題だ」とZhao博士は語った。
Bioquick news:From the Tiny Testes of Flies, Rockefeller Scientists Derive Insights into How New Genes Arise
