北米で最も親しまれている鳥の一つであるウタスズメの、驚くべき体サイズの多様性に関する遺伝的基盤が科学者によって解明されました。この発見は、気候変動の課題に適応する能力についても洞察を与えます。2023年11月7日にNature Communications誌に掲載された研究では、メキシコからアラスカにかけてのウタスズメの範囲で観察される体サイズのほぼ3倍の差に大きく貢献している8つの遺伝子変異、すなわちDNA変異を正確に特定するためにゲノムシークエンスが使用されました。例えば、アリューシャン列島に年間を通じて生息するウタスズメは、カリフォルニアの沿岸の湿地に生息する同種の鳥に比べて最大3倍大きくなることがあります。このオープンアクセスの論文は「Candidate Genes Under Selection in Song Sparrows Co-Vary with Climate and Body Mass in Support of Bergmann’s Rule（ウタスズメの選択候補遺伝子は気候や体格と共変化し、ベルクマンの法則を支持する。）」と題されています。
研究の第一著者であり、ブリティッシュコロンビア大学（UBC）の林業学部の博士課程学生であるキャサリン・カーベック氏（Katherine Carbeck）は、多くの種で体サイズが大きく異なる気候条件の下で予測可能に変化すると説明しています。これは「ベルクマンの法則」と呼ばれ、寒冷な気候での生物は体温を調節するためにより大きくなる傾向があるとされています。
「局所適応」した個体群の存在は、自然選択がウタスズメの個体群の遺伝的構成を形成し、様々な気候条件下での生存と繁殖を可能にしたことを示唆しています」とカーベック氏は述べています。しかし、ベルクマンの法則の下での遺伝的メカニズムはこれまで不明でした。
全ゲノムシークエンスによる解読
カーベック氏とコーネル鳥類学研究所、アラスカ大学、オアチタ・バプティスト大学の同僚たちは、全ゲノムシークエンスの力を用いて、ウタスズメのゲノム全体を解読し、その秘密を明らかにしました。
研究チームは、アリューシャン列島に年間を通じて生息する最大のウタスズメの亜種2種と、アラスカで繁殖するが冬に暖かい地域に移動する小型の亜種、および太平洋が比較的温暖な冬の気候を維持するブリティッシュコロンビア沿岸で年間を通じて生息する小型の亜種の遺伝的サンプルを精査しました。
大型および小型の亜種の比較により、体重と関連するいくつかの候補遺伝子が明らかにされました。これらの候補を特徴付けることにより、彼らは体重と密接に関連する8つの特定の遺伝子変異を同定しました。これはベルクマンの法則と一致しています。
遺伝的多様性が気候変動への適応を助ける
研究者たちは、ベルクマンの法則の遺伝的基盤を明らかにすることで、進化、自然選択、および気候が種の歴史を通じてどのように相互作用してきたかを理解するのに役立つと提案しています。
「私たちの結果は、母集団間の遺伝子の継続的な交流を可能にする生息地の保存が重要であることを強調しています。これは、今後も変化が続く中で重要です」とカーベック氏は述べました。
コーネル鳥類学研究所の研究アソシエイトであり、共著者であるジェン・ウォルシュ博士（Dr. Jen Walsh）は次のように付け加えました。「ゲノムの観点から見ると、体サイズの変異に大きな影響を与える少数の候補遺伝子を同定することは本当に興味深いです。ウタスズメに見られる驚くべき表現型の多様性は、広く認められているエコ・ジオグラフィックなルールに基づく遺伝子を同定するための興味深い機会を提供しています。」
ブリティッシュコロンビア大学森林・保全科学部の教授であり、共著者であるピーター・アーセス博士（Peter Arcese, PhD）は、これらの鳥たちの将来が強靱であることを示唆していると述べました。
「私たちの発見は、一部またはすべての局所適応したウタスズメの個体群が、私たちが個体および遺伝子の間の移動を促進する生息地条件を維持する限り、気候変動に適応し続ける可能性があることを意味しています」と彼は言いました。
[News release] [Nature Communications article]
