鳥類進化の誤解を解く：組換え抑制DNAの発見

「私の研究室は鳥類の進化の問題に長い間取り組んできました」と、PNASに発表された論文のシニア著者であり、フロリダ大学生物学教授のエドワード・ブラウン博士（Edward Braun, PhD）は語りました。「ゲノムの大部分が異常な振る舞いをするとは思ってもみませんでした。まるで偶然に発見したかのようでした。」PNAS論文のタイトルは「A region of Suppressed Recombination Misleads Neoavian Phylogenomics（組換え抑制領域が新鳥類系統学を誤導する）」です。

ブラウン博士は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の計算機工学教授シアヴァシュ・ミララブ博士（Siavash Mirarab, PhD）が率いる国際的な共同研究チームを監督し、この粘着性のDNAの塊が鳥類の進化の真の歴史を曇らせていたという証拠を発表しました。ミララブ博士とブラウン博士は、コペンハーゲン大学のヨセフィン・スティラーが主導する、更新された鳥類系統樹を概説したNatureの関連論文にも貢献しました。Nature論文のタイトルは「Complexity of Avian Evolution Revealed by Family-Level Genomes（家族レベルのゲノムによって明らかにされた鳥類進化の複雑さ）」です。

両論文は、浙江大学のグオジェ・ジャン、ロックフェラー大学のエリック・ジャービス、コペンハーゲン大学のトム・ギルバートが主導するB10K鳥類ゲノムプロジェクトの一環です。

10年前、ブラウン博士とその共同研究者たちは、ネオアベス（Neoaves）という鳥類の大部分を含むグループの系統樹を構築しました。48種のゲノムに基づき、ネオアベスを2つの大きなカテゴリに分けました：一方はハトとフラミンゴ、もう一方はその他すべての鳥類です。今年、363種を用いて同様の分析を繰り返すと、異なる系統樹が現れ、ハトとフラミンゴを2つの別々のグループに分けました。

2つの相互排他的な系統樹を手にした科学者たちは、どちらが正しいかを説明するための手がかりを探し始めました。

「個々の遺伝子を見て、それぞれがどの系統樹を支持するかを調べると、突然、すべての遺伝子が支持する古い系統樹が一箇所に集中していることが明らかになりました。それがすべての始まりでした」とブラウン博士は言います。

この部分を調査すると、数百万年にわたる性行により予想されるほどには混ざり合っていないことが判明しました。人間と同様に、鳥類も次世代に父親と母親から受け継いだ遺伝子を組み合わせます。しかし、鳥類も人間も、精子と卵子を作成する際に、まず親から受け継いだ遺伝子を混ぜ合わせます。このプロセスは組換えと呼ばれ、種の遺伝的多様性を最大化し、兄弟姉妹が全く同じにならないようにします。

ブラウン博士のチームは、恐竜が消えた頃、鳥の染色体の1つのセクションが数百万年の間、組換えプロセスを抑制していた証拠を見つけました。絶滅イベントとゲノム異常が関連しているかどうかは不明です。

その結果、フラミンゴとハトはこの凍結されたDNAの塊の中では似たものとされましたが、全ゲノムを考慮に入れると、2つのグループがより遠い関係にあることが明らかになりました。

「驚くべきことに、この組換えが抑制された期間が分析を誤導する可能性があり、その結果、6000万年以上未来においても検出可能であったことです。それが本当に興味深い部分です」とブラウン博士は述べました。

このような謎は、他の生物のゲノムにも潜んでいる可能性があります。

「鳥類のゲノムのシーケンスに多大なエネルギーを注いだことで、この誤解を招く領域を発見できました。他の種でも同様の事例が存在する可能性があり、今はまだ知られていないだけだと思います」とブラウン博士は言います。

この研究は、鳥類の進化の謎を解き明かす重要な一歩です。ブラウン博士たちの発見は、DNAの小さな部分がどれほど大きな影響を与えるかを示しており、他の生物にも同様の発見が待っているかもしれません。進化の謎を解き明かす旅は、まだ始まったばかりです。

写真：スペイン、マヨルカ島のオオフラミンゴ。遺伝子の謎を解き明かすと、フラミンゴとハトは以前考えられていたよりも遠い関係にあることが判明した。(Credit：Daniel J. Field）

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