葉虫の植物消化の秘密：バクテリア共生と水平遺伝子伝播の役割

サイエンス出版部 発行書籍

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葉虫が植物消化を効率化するために見つけた鍵：バクテリアとの共生と遺伝子の水平伝播 葉虫（リーフビートル）は、50,000種以上の記載種を持つ地球規模で多様な昆虫グループであり、すべての草食性昆虫の約4分の1を占めています。葉虫は、地下の根圏や樹冠、さらには水中までさまざまな環境で植物を食べることが知られています。その中には、コロラドポテトビートルのような農業害虫も含まれます。しかし、葉は消化が難しく、栄養が偏っているため、この昆虫たちの進化的成功は驚くべきものです。マックスプランク化学生態学研究所の昆虫共生学部門とマックスプランク生物学研究所の共生研究グループの研究者らは、葉虫が進化の過程でこのような食性の課題をどのように克服してきたのかを解明しました。 外来遺伝物質の役割を理解する ほぼすべての葉虫が、植物細胞壁の成分を分解するために必要な酵素を産生する外来遺伝物質を自らのゲノムに取り込んでいます。たとえば、ペクチンを分解する酵素「ペクチナーゼ」は、多くのバクテリアによって代謝されるものの、人間には消化できない食物繊維です。葉虫の約半数は、共生バクテリアと密接に関係しており、これらの共生体が消化酵素を供給することで葉虫の栄養吸収を助けています。また、ビタミンや必須アミノ酸も供給されることがあります。 「これらの消化酵素は葉虫の生存に欠かせません。しかし、どの種が共生バクテリアを必要としているのか、また必要としていないのか、さらにペクチナーゼがどこから来たのかについてはまだ断片的な理解しかありません」と語るのは、研究の筆頭著者であるロイ・キルシュ博士（Roy Kirsch, PhD）です。 ペクチナーゼ進化の動的な歴史 研究チームは、世界中から収集した74種の葉虫を対象に、ゲノムおよびトランスクリプトーム解析を実施しました。この比較解析により、葉虫がどのよう

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