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【研究成果】蘇る(よみガエル)性染色体 ~世界で初めてカエルによる性染色体の再生を発見~

本研究成果のポイント

  • 動物・植物の性染色体は、主に2つの異なる様式、XX-XY型(ヒト型)とZZ-ZW型(トリ型)のどちらかに分けられますが、日本に生息するツチガエル注1はこの2つが同種内に存在する特殊な生物です。この度、近畿地方において、性染色体が異なる2つの集団が過去に接触し、交雑して誕生した新しい集団を発見しました。
  • 新集団では、一方の親集団の性染色体注2であるW染色体注3はすでに消失し、その代わり他方のX染色体が新しいW染色体へとリサイクルされたことを明らかにしました。
  • このことから、現在退化の途上にあり、やがては消滅する運命にあるとされているヒトのY染色体注3ですが、性染色体は必ずしも退化の一途を辿るのではなく、再生可能であることを世界で初めて示しました。

概要

広島大学両生類研究センターの三浦郁夫准教授、横浜市繁殖センターの尾形光昭技術職員、アメリカYale大学のMax Lambert(PhD)、豪州キャンベラ大学のTariq Ezaz教授らの共同研究グループは、日本に生息するツチガエルにおいて性染色体のリサイクル現象を世界で初めて発見しました。

性染色体にはXX-XY型とZZ-ZW型の2つタイプが存在し、動物や植物はこのどちらか1つを有しています。ツチガエルは、同種内に両方の様式を持つ世界的に稀で貴重な生物として知られています。

この度、近畿地方において、異なる性染色体型を持つ2つの集団が過去に交雑し、その結果誕生した新しい集団を発見しました。さらに、遺伝子解析によって性染色体の由来を調べたところ、一方の親集団のW染色体は新集団からすでに消失し、その代わり他方のX染色体が新しいW染色体へと進化したことが明らかになりました。

Y染色体やW染色体は滅亡の運命を辿るとされていますが、本研究はそこに再生の道があることを世界で初めて示すこととなりました。

この研究成果は、2018年8月7日、米国科学雑誌(Wiley)「Molecular Ecology」のオンラインfirst版に一部掲載され、その後、全文が掲載されています。また、本研究成果が掲載された同誌が9月5日に出版される予定です。

【用語解説】
(注1)ツチガエル
我が国の固有種。本州、四国、九州と離島に生息し、澄んだ山水を必要とする背中全体が土色のカエル。性決定様式や性染色体に特有の多様性を示す。XY型とZW型の集団に加え、両者の元祖集団も現存し、まさに性決定様式の進化の途上にある。世界で最も注目されるカエルの一つである。

(注2)性染色体
オスないしメスの性を決める遺伝子が乗っている染色体を性染色体と呼ぶ。それ以外の染色体は常染色体と呼ばれる。

(注3)Y染色体とW染色体
性染色体には大きく2つのタイプがあり、一つはヒトに代表される♀XX-♂XY型、もう一つはトリに代表される♀ZW-♂ZZ型である。前者のタイプでは、オスを決定するのがY染色体でこれはオスにのみ存在し、後者ではメスを決定するのがW染色体でメスにのみ存在する。

ツチガエル (写真提供:檜垣俊忠氏)

2つの異なる性染色体型
Neo-ZW集団は♂ZZ-♀ZW型の性染色体、XY集団は♂XY-♀XX型の性染色体を持つ。ツチガエルの染色体数は2n=26(13対)でいずれの性染色体も第7番目の染色体でお互いに相同である。同じ形のZ染色体とY染色体を黒色、W染色体とX染色体を灰色で示す。

論文情報

  • 掲載雑誌: Molecular Ecology
  • 論文題目: Reconstruction of female heterogamety from admixture of XX-XY and ZZ-ZW sex-chromosome systems within a frog species (和訳:カエルのXX-XY型とZZ-ZW型性染色体型システムの交雑によって再構築されたメス異型配偶子性)
  • 著者: 尾形光昭1、Max Lambert2、Tariq Ezaz3、三浦郁夫3, 4*
    1) 横浜市繁殖センター
    2) Yale University, USA
    3) University of Canberra, Australia
    4) 広島大学両生類研究センター
    *: 責任著者
  • DOI: 10.1111/mec.14831
【お問い合わせ先】
広島大学両生類研究センター
准教授 三浦 郁夫

TEL: 082-424-7323
FAX: 082-424-0739
E-mail: imiura*hiroshima-u.ac.jp (*を半角@に変換してください)


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