5号館を出て

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小さなミジンコの小さなゲノムにたくさんの遺伝子

 これが世界中にいるミジンコ(Daphnia pulex)です。当研究室のN木さんが、ポプラ並木の横の池から取ってきて、今でも継代飼育されているものです。
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 先週のサイエンス誌に発表されたこのミジンコのゲノム解読論文では、わずか200メガ塩基対しかないゲノムサイズの中になんと31000ほどもの遺伝子があるという驚きの発表がありました。ヒトのゲノムサイズは3ギガ(3000メガ)塩基対(合ってるかな?)もあるにもかかわらず、その遺伝子は23000くらいと見積もられていますので、ジャンクDNAだらけと言われるヒトのゲノムに比べると、ミジンコのゲノムは「遺伝子だらけ」ということになります。
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 これがサイエンスに載った論文の冒頭ですが、実際にミジンコの遺伝子解析には、ここに挙がっている著者だけではなくおよそ450名の科学者が協力したということです。

 この論文の中に載っている遺伝子の数を比べた棒グラフです。
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 真ん中にひときわ高くそびえているのがミジンコの遺伝子数のグラフで、その左側にいちするショウジョウバエ、ゴミムシダマシ、シラミなどの節足動物と比べると、白く抜けたミジンコだけにある特殊な遺伝子の数がとても多いことがわかります。また右にほうに位置する比較的遺伝子の多い、ウニ、ヒト、ニワトリ、ツメガエルなどと比べても、同じ色で表された共通な遺伝子が少ないことが特徴になっています。

 ミジンコは昔から環境変化に対して、いろいろな反応をすることで有名でした。
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 たとえば、これは水中の酸素が少なくなってくると、ヘモグロビンの量を何十倍にも増やして赤くなったところですが、ヘモグロビンの遺伝子がなんと11個もあることに示されているように、ミジンコの進化と共に大量の遺伝子が重複して増えたようです。

 また、ミジンコとその近縁種のミジンコのあるものは、捕食者がいるとからだの形を変化させて、食べられることから逃れようとすることが知られてきました。
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 これらは近縁種で、敵がいると、頭を尖らせたり、巨大化させたりする変化を示した図です。

 下の写真は我々の研究室のN木さんが研究しているミジンコが彼らを食べるフサカの幼虫(ボウフラ)がいると、背中にneckteethと呼ばれる刺を生やすことを示した写真です。
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 また、ミジンコは高濃度のカドミウムが含まれた水の中では、カドミウムに対する耐性を発達させることなども知られており、ミジンコの環境に対する対応能力の高さは以前から注目されていたところなのですが、どうやらその謎を解く鍵のひとつが、この大量に増えた「働きが未知の遺伝子」にあるのではないかと考えられています。

 遺伝子を大量に増幅することで、速やかに進化しながら同時にいろいろな環境適応能力を獲得していったと考えられるミジンコの進化が明らかになれば、我々の知らなかった生物の生存戦略が明らかになることも期待されます。

 また、環境変化に対応して速やかに適応できるというミジンコの能力が遺伝子レベルで解き明かされたならば、ミジンコの遺伝子変化をモニターすることによって、生物に影響をもたらす環境変化をまだ生物への影響が出る前の段階で検出することができるようになるかもしれないということで、ミジンコを環境モニター動物として利用しようという目論見もあるようです。

 といわけで、小さな小さなどこにでもいるミジンコの研究が、ひょっとすると将来の人類を救ってくれることになるかもしれないということが、「たかがミジンコ」の論文が世界中でニュースになった理由でもありました。(日本では、それほどのニュースにはならなかったようですが・・・。)

 いくつかを下に掲載しておきます。

CBCnews
Tiny water flea, many genes


ScienceDaily
Water Flea: First Crustacean Genome Is Sequenced


EurekAlert!
Massive Daphnia genome leads to understanding gene-environment interactions

by stochinai | 2011-02-07 21:03 | 生物学 | Comments(0)

日の光今朝や鰯のかしらより            蕪村


by stochinai