コロンビア大学のダスティン・R・ルーベンスタイン博士（生態学・進化学・環境生物学教授）率いる研究チームは、2021年6月15日にPNASのオンライン版に掲載された論文で、同じ海産テッポウエビ科の中でも、Synalpheus はゲノムサイズと社会行動が大きく異なるだけでなく、時間とともに共進化していることを明らかにした。このグループは、アリやハチのような真社会性社会で生活するように進化した唯一の海洋生物であり、コロニー内の一部の個体が自分の生殖を放棄して他の個体の子孫を育てる手助けをすることから、長年にわたって研究されてきた。しかし、研究チームがテッポウエビのゲノムサイズが非常に多様であることを発見したのは、わずか数年前のことだった。いくつかの種では、ヒトのゲノムサイズの4～5倍以上もある非常に大きなゲノムを持っている。
また、ルーベンスタイン博士は、「真社会性種が最も大きなゲノムを持っているようだ」と述べている。これは、いくつかの昆虫の系統で見られるのとはまったく逆の結果である。このパターンを受けて、研究チームは、真社会性種がなぜこのように大きなゲノムを持っているのかを解明するために、米粒ほどの大きさしかない海綿に生息するエビのゲノムをさらに詳しく調べた。
ルーベンスタイン博士のほか、コロンビア大学の元ポスドク、ソロモン・T・C・チャク博士とスティーブン・E・ハリス博士（いずれも現在はSUNY大学の助教授）、シアトル大学のクリスティン・M・ハルトグレン博士、ベッドフォード大学のニコラス・W・ジェフェリー博士らが、この研究に参加している。トロントにあるベッドフォード海洋研究所のジェフェリー博士は、真社会性のテッポウエビの種が、社会性の低い種に比べてゲノムサイズが大きいことを確認しただけでなく、このゲノムサイズの増加が、進化の過程で増殖したトランスポサブルエレメントの蓄積によるものであることを発見した。また、社会性の低い他の種のテッポウエビは、転置性要素が少なく、小さなゲノムを維持していることがわかった。
研究チームはさらに、なぜ真社会性のエビの種が非社会性の種に比べてゲノム内の転置性要素が多いのかを調べた。研究チームは、「真社会性のテッポウエビに転置型要素が蓄積しているのは、コロニー内で女王が唯一の繁殖個体であることが多いという、強力な生殖分業の結果ではないか」と推測している。
進化モデルにより、真社会性種のゲノムには、その独特の社会組織形態のために、トランスポーズ要素が増殖していることが確認された。しかし、転置型要素は、ゲノム上のある場所から別の場所に「ジャンプ」できるDNA配列であるため、突然変異の原因となり、ゲノムの再編成を引き起こす可能性がある。転移性要素がゲノムの適応的な変化を促進することは、以前から科学者たちに認識されていたので、Synalpheusの祖先の種に適度な量の転移性要素が存在することは、真社会性への最初の移行を促進した可能性があるが、この考えを検証するにはさらなる研究が必要であると研究者らは述べている。
著者らは、テッポウエビのゲノム進化と社会進化の間には、社会的特性がゲノム構造に影響を与えるという強力な関係があるとしている。Rubenstein博士は、「複雑な社会で生活することが、ゲノム構造にどのようなフィードバックを与えるかを理解することは、あらゆる種類の社会的動物、ひょっとするとヒトにとっても意味のある、魅力的な新しい研究分野だ」と述べている。転移可能な要素はヒトゲノムの約半分を占めており、ヒトもテッポウエビと同じように、多くの特徴をもつ複雑な社会の中で生活している。
