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クマムシに大量の外来DNA、驚異の耐久性獲得の一助に?

2015年11月26日 15:03 発信地:ワシントンD.C./米国

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クマムシに大量の外来DNA、驚異の耐久性獲得の一助に?
「クマムシ」と呼ばれる緩歩動物の光学顕微鏡写真(2015年11月23日提供)。(c)AFP/SINCLAIR STAMMERS/UNIVERSITY OF NORTH CAROLINA AT CHAPEL HILL

【11月26日 AFP】顕微鏡でしか見えないほど小さいにもかかわらず非常に強い耐久性を持ち、クマに似ていることからその名がつけられた「クマムシ」が、細菌や植物などの全く類縁関係のない生命体から大量のDNAを獲得していることを解明したとする研究結果が発表された。これらの「外来」遺伝子は、クマムシが極めて過酷な環境で生き延びる助けになっているという。

 緩歩(かんぽ)動物とも呼ばれるクマムシは、世界中に生息し、体長は通常0.5ミリほどで、8本の脚でゆっくり不器用に歩く。環境適応力が非常に高く、極端な温度下でも生存可能だ。マイナス80度の冷凍庫に10年間入れられた後でも、解凍から20分後には再び動き回り始めることができる。

 クマムシのゲノム(全遺伝情報)を解読した米ノースカロライナ大学チャペルヒル校(University of North Carolina at Chapel Hill)の研究チームは、全体の6分の1近くに相当する17.5%が異種生命体に由来するものであるという驚きの事実を発見した。大半の動物に関しては、ゲノムのうちで外来DNAに由来するものの割合は1%に満たない。

 23日の米科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載された論文の共同執筆者で、ノースカロライナ大教養学部のボブ・ゴールドスティーン(Bob Goldstein)氏は「数多くの動物が外来遺伝子を獲得していることは知られていたが、これほどの度合いで起きるとは思いも寄らなかった」と述べた。

■進化に関する新知見

 今回の研究ではまた、DNAがどのように継承されるかに関する変わった新事実が浮かび上がった。ゴールドスティーン氏らは、クマムシが約6000の外来遺伝子を獲得していることを発見。その大部分は細菌からの遺伝子だったが、他にも植物、菌類、古細菌の単細胞生物の遺伝子もあった。

 ゴールドスティーン氏の研究室に所属する博士研究員で、論文の第1執筆者のトーマス・ブースビー(Thomas Boothby)氏は「極度のストレスに耐えて生存できる動物は、外来遺伝子を獲得する傾向が特に高い可能性がある。そして細菌遺伝子は、動物遺伝子よりもストレス耐久能力が高いのかもしれない」と指摘した。実際に、細菌は数十億年もの間、地球上の非常に過酷な環境を生き抜いてきている。

 クマムシは、遺伝子の「水平伝播」によって外来遺伝子を獲得する。これは、DNAを親から継承するのではなく、生物種間で遺伝物質を交換することを指す。ブースビー氏は「遺伝子の水平伝播はより広く受け入れられ、知られるようになってきており、進化と遺伝物質の継承、ゲノムの安定性についての知識を変えつつある」と語る。

 外来DNAは無作為にゲノム内に取り込まれるとみられるが、ゲノム内に残るこのDNAのおかげで、クマムシは非常に過酷な環境でも生存できるのだという。

 研究チームによると、クマムシのDNAは、極度の乾燥状態などの極めて強いストレスにさらされると細かく断片化される。細胞に水分を戻すと、DNAを格納している細胞核と細胞膜は一時的に物質を通しやすい状態になり、水分子以外の大型分子も容易に通過できるようになる。細胞が水分を取り戻すにつれて、クマムシ自身の断片化したDNAが修復されると同時に外来DNAが取り込まれ、異種生命体から伝播される遺伝子の「パッチワーク」が形成される。

「よって、生命の『系統樹』について考えるのではなく、生命の『クモの巣』や、枝から枝へと横断する遺伝物質を考えることが可能になる」とブースビー氏は説明した。(c)AFP/Jean-Louis SANTINI

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