オスとメスの性が遺伝子だけでなく、卵が置かれた巣の「温度」によっても決まる――そんな不思議なトカゲがいます。ペットとしても人気のフトアゴヒゲトカゲです。長年、科学者たちを惹きつけてきたこの性の謎を解き明かすため、2つの研究チームが別々のアプローチでそのゲノムのほぼ完全な解読に挑みました。そして驚くべきことに、両チームは同じ「性のマスター遺伝子」候補を発見したのです。
2025年8月19日、フトアゴヒゲトカゲ（Pogona vitticeps）のほぼ完全な参照ゲノムを提示する2つの異なる研究が発表されました。このトカゲはオーストラリア中東部に広く分布し、欧米やアジアでペットとしても人気があります。この種は、その性が遺伝だけでなく巣の温度にも依存するという、動物としては珍しい特徴を持っています。このため、性決定の生物学的基盤を研究するための有用なモデルとされてきました。そして、ゲノム科学における巨大な技術的進歩により、ついにゲノム上の特定の領域と、雄の性分化の中心となる可能性が高いマスター性決定遺伝子候補が発見されたのです。この発見が、2つの異なるグループによって2つの異なるアプローチを用いて独立して検証されたことで、その信頼性は非常に高いものとなりました。
フトアゴヒゲトカゲは、遺伝と環境要因、特に温度の両方に影響される珍しい性決定システムを持っています。ほとんどの動物では性が染色体のみによって決まりますが、フトアゴヒゲトカゲは高い抱卵温度によって性が雄から雌に逆転することがあります。つまり、雄の染色体を持つトカゲでも、卵が十分に暖かい温度で抱卵されれば、繁殖可能な雌として発生するのです。
鳥類や多くの爬虫類と同様に、この種はZZ/ZW型性染色体システムを持ち、雌は不対のZW染色体を、雄は対になるZZ染色体を持っています。さらにこの種の性決定を複雑にしているのは、ZZ型の雄がW染色体やW連鎖遺伝子の助けなしに、高い抱卵温度で表現型上の雌に変化できる点です。新しい超長鎖ナノポアシーケンシング技術により、性染色体のテロメア・トゥ・テロメア（T2T: telomere-to-telomere）アセンブリを生成し、非組換え領域を特定することで、染色体性決定を持つ種における性決定遺伝子候補の範囲を絞り込むことが可能になりました。この技術は、ゲノムの母性由来と父性由来の半分をより良く分離できるため、Z染色体とW染色体の配列比較がはるかに容易になり、主要な性遺伝子候補の機能喪失や差異を評価できます。
BGI、中国科学院、浙江大学の研究者による最初の論文では、新しいCycloneSEQナノポアシークエンサーからのロングリードとDNBSEQのショートリードを組み合わせており、この技術を用いて発表された初の動物ゲノムとなります。2番目のゲノム生成は、キャンベラ大学の研究者が主導し、Bioplatforms Australia、オーストラリア研究評議会、PacBio Singaporeからの資金提供を受け、オーストラリア国立大学、ガーバン医学研究所、ニューサウスウェールズ大学、CSIROの研究者、そしてスペインのバルセロナ自治大学（UAB）が解析に貢献しました。このアセンブリにはPacBio HiFi、ONT超ロングリード、Hi-Cシーケンシングが使用されています。これら2つの異なる技術を用いて参照ゲノムが公開されたことで、ONT技術とCycloneSEQ技術の直接比較が初めて可能になりました。
また、両技術は異なるアプローチで性決定の問題を調査することで互いに補完しあっています。最初のゲノム研究ではZZ雄のフトアゴヒゲトカゲをシーケンスし、Z性染色体全体を初めて特性評価しました。一方、2番目の研究ではZW雌の個体のゲノムをアセンブルしました。新しいナノポアシークエンサーは、これまで記述されていなかった約1億2400万塩基対の配列（ゲノムの約7%）の回復も可能にし、これには多数の遺伝子や制御エレメントが含まれ、複雑な性決定システムの解明に貢献しました。
両プロジェクトは、1.75 Gbp（ギガ塩基対）の極めて高品質なゲノムアセンブリを構築し、1つを除くすべてのテロメアをアセンブルし、残ったギャップはごくわずかで、そのほとんどはマイクロ染色体上に位置していました。このデータを用いて、ZおよびW特異的な性染色体が単一のスキャフォールドにアセンブルされ、性染色体が対合し組換えを起こす「偽常染色体領域（PAR: pseudo-autosomal region）」も16番染色体上で検出されました。BGIチームによる雄トカゲのシーケンシングでは、Z染色体に特異的でW染色体にはない遺伝子を探索し、AmhとAmhr2（抗ミュラー管ホルモン遺伝子とその受容体）、さらにBmpr1aがこの種の性決定遺伝子の強力な候補であると決定されました。
オーストラリア主導のチームによる雌トカゲのシーケンシングでも、彼らのトカゲゲノムの同じ候補となる性決定領域（SDR: Sex Determination Region）が特定され、同様にAmhとAmhr2が有力な候補遺伝子として浮上しました。異なる発生段階での発現を調べたところ、Amhは顕著な雄優位の発現パターンを示し、マスター性決定遺伝子として最も可能性が高い候補となりました。しかし、PARに位置する別の性関連遺伝子Nr5a1の差次的発現は、話がより複雑である可能性を示唆しています。Nr5a1はAmhプロモーター領域に結合部位を持つ転写因子をコードしているからです。性決定にAmh様遺伝子を利用する多くの魚類とは異なり、フトアゴヒゲトカゲでは常染色体上のAmhとその受容体遺伝子Amhr2のコピーは無傷で機能的です。性別は、フトアゴヒゲトカゲの性染色体上の遺伝子群と、それらを調整する常染色体上のコピーとの間の一種の合議によって決定されるのかもしれません。
これらのアセンブリの主なハイライトは、脊椎動物の雄の性分化に中心的な役割を果たす遺伝的要素が性染色体上で発見されたことです。遺伝子Amhとその受容体をコードするAMHR2は、非組換え領域でZ染色体にコピーされており、この種における遺伝子量に基づくメカニズムで働くマスター性決定遺伝子の明白な候補となります。これは長年発見されなかった大発見です。哺乳類のSryや鳥類のDmrt1に相当するマスター性決定遺伝子は、これまでどの爬虫類でも発見されていませんでした。この新しい研究は、ZZ雄では2倍量、ZW雌では1倍量存在するAmhという明確な候補を提供しました。
2番目の論文の上級著者であるキャンベラ大学のアーサー・ジョージス博士（Arthur Georges, PhD）は、この研究の有用性について次のように述べています。「私たちは、これらの新しく利用可能になったアセンブリから、頭蓋の発達、脳の発達、行動研究、脊椎動物の性決定の比較研究における遺伝子間および遺伝子と環境の相互作用、そしてマウス、ヒト、鳥類など、彼らのモデル種と比較するための十分に裏付けられた有鱗類モデルを探している他の多くの分野で、研究が加速することを期待しています。」
最初の論文の上級著者であるBGIのリー・チーイエ博士（Qiye Li, PhD）は、このアプローチを用いた理由を次のように説明しています。「昨年、中国で辰年だったことから、この新しいシークエンサーの最初の動物ゲノムとしてフトアゴヒゲトカゲのゲノムに取り組み始めました。CycloneSEQシークエンサーが提供するバイアスのないロングリードのおかげで、私たちは容易に高連続性のゲノムアセンブリを得て、従来アセンブリが困難だった高反復領域や高GC領域を解決することができました。反対の性別から得られ、異なる技術で生成された2つの参照ゲノムは、実にお互いを補完しています。両方のゲノムが、この種の性決定におけるAMHシグナリングの重要な役割を突き止めたことに興奮しています。しかし、性染色体はどのようにして生じたのでしょうか？関連種からのさらなる高品質なゲノムが、ZWシステムの進化の起源をさらに解明し、物語を完成させることを期待しています。」
2つの独立したプロジェクトが、互いに独立して同じ主要なマスター遺伝子候補を発見したことは、これらの発見に対する信頼性を大幅に高めます。そして、すべてのデータをオープンに共有することで、他の研究者がこの研究を基盤にさらに研究を進めることができます。2つの新しい高品質ゲノムアセンブリの生成は、この種の性決定の完全な物語を理解する上で、大きな前進です。
画像：フトアゴヒゲトカゲ（Pogona vitticeps） (Credit: Duminda Dissanayake)
