突然変異は成長量ではなく時間に依存して蓄積することを発見 進化の原動力である突然変異が熱帯雨林で生じるメカニズムに迫る

突然変異は成長量ではなく時間に依存して蓄積することを発見進化の原動力である突然変異が熱帯雨林で生じるメカニズムに迫る

2023年6月 7日 13:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院农学研究科
附属复合生态フィールド教育研究センター
教授　陶山佳久

【発表のポイント】

进化の原动力である突然変异が自然条件でどのように生じるかを明らかにすることは、生命科学の重要课题の一つです。
ボルネオ岛のShorea属の长寿命树木を対象に、300年以上かけて蓄积した体细胞変异の検出によって、赤道直下の环境で新しく生じる突然変异の速度を正确に推定することに成功しました。
遗伝的多様性をもたらす突然変异のメカニズムの理解を深めることで、热帯の生物多様性の保全にも贡献できると期待されます。

【概要】

　地球上の生物多様性を生み出す原动力は、生物がもつDNA塩基配列に生じる突然変异です。この突然変异が、自然环境下でどのように生じ、生物のゲノムに変化をもたらすのか、その実态の多くは谜に包まれています。とくに非常に高い生物多様性を有する热帯生态系においては、突然変异の発生メカニズムについてはほとんど知られていませんでした。

　九州大学大学院理学研究院の佐竹暁子教授、今井亮介学術研究員、佐々木江理子准教授、同システム生命科学府の富本創大学院生、東京大学大学院新領域創成科学研究科の笠原雅弘准教授、国際農林水産業研究センター林業領域の谷尚樹主任研究員、東北大学大学院农学研究科の陶山佳久教授、そしてインドネシアガジャマダ大学の研究者らの研究グループは、赤道直下のボルネオ岛に生息する樹齢300年を超えるフタバガキ科Shorea属2种(図a)を対象に、新规にゲノムを解読し、长い年月をかけて蓄积した体细胞変异(※1)を検出することに成功しました(図b)。成長速度の異なる２种の樹木を用い、成長の遅いS. laevisと成长の早いS. leprosulaを対象に体細胞変異の分析を進めた結果、いずれの种も枝の伸长とともに体細胞変異の数は直線的な増加を示しました(図c)。枝が1m伸びる际に生じる体细胞突然変异率を推定したところ、成长が遅いS. laevisでは、成长の早いS. leprosulaよりも3.7倍高い変異率が見られました。しかし、年あたりに生じる突然変異率は、成長速度に依存せず种間で一定であることが示されました。これは、体細胞突然変異が枝の伸长に伴う細胞分裂ではなく、絶対時間に依存して蓄積することを示唆しています。また、新しく生じた突然変異が自然選択を受けているかどうかを調べたところ、体細胞変異は個体内ではほぼ中立ですが、次世代に受け継がれる変異は強い負の自然選択(※2)を受けることを示す结果が得られました。

　地球温暖化にともなう気候変動は、生態系に悪影響を及ぼし、熱帯でも多くの种が失われつつあります。こうした気候の変化に対して、熱帯樹木が適応できるかは、樹木集団内の遺伝的多様性に依存します。本研究は、遗伝的多様性をもたらす突然変异のメカニズムの理解を深めることで、热帯の生物多様性の保全にも贡献できると期待されます。

　本研究成果は2023年6月6日に科学雑誌「eLife」で公开されました。