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【研究成果】取り替える(とりカエル)性染色体 ~カエル類で解明された性染色体の新しい進化様式~

本研究成果のポイント

  • 世界に生息する28種のカエルについて性染色体注1を同定した結果、過去5500万年の間に13回、性染色体の高頻度な取り替え現象が明らかになりました。
  • 性染色体の取り替えはランダムではなく、5本の染色体の間で繰り返されていることが明らかになりました。
  • 哺乳類では1億7千万年、鳥類では1億年の間、性染色体の取り替えは生じていません。それに対し、カエルでは5種類の性染色体を高頻度で取り替えるという、性染色体進化の新しい様式が解明されました。

概要

広島大学両生類研究センターの三浦郁夫准教授および、スイス、アメリカ、イタリア、フランス、カナダ、メキシコ、スペイン、韓国そしてアルメニアの国際共同研究チームは、世界に生息する19種のアカガエル類注2について性染色体を同定しました。そして、これまで調べられた9種と合わせ合計28種において、系統進化に伴う性染色体の進化様式について解析しました。その結果、アカガエル類には5種類の性染色体が存在し、種の間で非ランダムな取り替えが生じていたこと、さらに、過去5500万年の間に13回という、非常に高い取り替え率が明らかになりました。ヒトや鳥類の安定した性染色体とは異なり、非ランダムな高頻度置換という、性染色体の新しい進化様式が明らかになりました。

この研究成果は、「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

用語解説

(注1)性染色体
オスないしメスの性を決める染色体を性染色体と呼び、性を決定する遺伝子が乗っています。それ以外の染色体を常染色体と呼びます。

(注2)アカガエル類(True frog)
アカガエル科に属するカエルで池や水田を主な生息地とします。わが国では、ニホンアカガエル、ヤマアカガエル、トノサマガエル、ツチガエルなどがこれに含まれます。

図1 28種のアカガエル類における性染色体の取り替え
5種類の性染色体を左上に色付けで示してあります。なお、グレーを含む合計10本の染色体はネッタイツメガエルの全染色体に相当します。5色の染色体の下には、それぞれを性染色体にもつカエル名をリストで表しました。右側には28種のカエルの系統樹を示し、性染色体の取り替えが起きた時期を矢印で示しています。おそらく第1染色体(黒色)が元祖型の性染色体であり、それが合計13回(矢印に番号を振ってある)に渡って別の性染色体へと取り替えられました。矢印の色は取り替えられた性染色体を示します。グレーは性染色体がまだ不明のカエルです。

論文情報

  • 掲載雑誌:Nature Communications
  • 論文題目:A rapid rate of sex-chromosome turnover and non-random transitions in true frogs (アカガエル類の性染色体における高速で非ランダムな取り替え)
  • 著者:Daniel L. Jeffries1,*, Guillaume Lavanchy1,*, Roberto Sermier1, Michael J. Sredl2, Ikuo Miura3, Amaël Borzée4, Lisa N. Barrow5, Daniele Canestrelli6, Pierre-André Crochet7, Christophe Dufresnes1, Jinzhong Fu8, Wen-JuanMa1, Constantino Macías Garcia9, Karim Ghali1, Alfredo G. Nicieza10, 11, Ryan P. O'Donnell2, Nicolas Rodrigues1, Antonio Romano12,13, Íñigo Martínez-Solano14, Ilona Stepanyan15, Silvia Zumbach16, Alan Brelsford17, Nicolas Perrin1
    1. Department of Ecology and Evolution, University of Lausanne, Switzerland
    2. Arizona Game and Fish Department, USA
    3. Amphibian Research Center, Hiroshima University, Japan
    4. Division of EcoScience and Department of Life Sciences, Ewha Womans University, Republic of Korea
    5. Museum of Southwestern Biology, USA
    6. Department of Ecological and Biological Science, University of Tuscia, Italy
    7. CEFE, CNRS, University Montpellier, University Paul Valéry Montpellier 3, EPHE, IRD, Montpellier, France.
    8. Department of Integrative Biology, University of Guelph, Canada
    9. Instituto de Ecología, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico
    10. Research Unit of Biodiversity and Department of Biology of Organisms and Systems, University of Oviedo, Spain
    11. Unidad Mixta de Investigación en Biodiversidad y Departamento de Biología de Organismos y Sistemas, Universidad de Oviedo, Spain
    12. Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto per i sistemi agricoli e forestali del mediterraneo, Italy
    13. MUSE - Museo delle Scienze, Sezione di Zoologia dei Vertebrati, Italy
    14. Department of Biodiversity and Evolutionary Biology, Museo Nacional de Ciencias Naturales, Spain
    15. Scientific Center of Zoology and Hydroecology, National Academy of Science, Armenia
    16. Info Fauna - karch, UniMail, Switzerland
    17. Evolution, Ecology, and Organismal Biology Department, University of California Riverside, USA
    第一著者 Daniel L. Jeffries, Guillaume Lavanchy
    責任著者 Daniel L. Jeffries
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06517-2
【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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