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 ~

ポイント

・進化の原動力である突然変異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、生命科学の重要課題の一つです。
・ボルネオ島のShorea属の長寿命樹木を対象に、300年以上かけて蓄積した体細胞変異の検出によって、赤道直下の環境で新しく生じる突然変異の速度を正確に推定することに成功しました。
・遺伝的多様性をもたらす突然変異のメカニズムの理解を深めることで、熱帯の生物多様性の保全にも貢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動力は、生物がもつDNA塩基配列に生じる突然変異です。この突然変異が、自然環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、その実態の多くは謎に包まれています。とくに非常に高い生物多様性を有する熱帯生態系においては、突然変異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、東北大学大学院農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島に生息する樹齢300年を超えるフタバガキ科Shorea属2種を対象に、新規にゲノムを解読し、長い年月をかけて蓄積した体細胞変異(※1)を検出することに成功しました。成長速度の異なる2種の樹木を用い、成長の遅いS. laevisと成長の早いS. leprosulaを対象に体細胞変異の分析を進めた結果、いずれの種も枝の伸長とともに体細胞変異の数は直線的な増加を示しました。枝が1m伸びる際に生じる体細胞突然変異率を推定したところ、成長が遅いS. laevisでは、成長の早い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種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長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結果が得られました。
 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、熱帯でも多くの種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、遺伝的多様性をもたらす突然変異のメカニズムの理解を深めることで、熱帯の生物多様性の保全にも貢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」で公開されました。

用語解説

(※1) 体細胞変異
個体の成長の過程で、体細胞に生じる突然変異。ヒトでは、がんの原因となる事が知られている。植物では、種子などの次世代に受け継がれうることが知られており、集団の遺伝的多様性にも寄与する。
(※2) 負の自然選択
突然変異によるDNA塩基配列の変化が、その変異をもつ個体(や細胞)の生存や繁殖(複製)に不利に働き、集団から除かれること。

詳細

詳細はプレスリリースをご参照ください。

2023年度 受験生のための地球惑星科学科1日体験入学

第99回アジア・オセアニア研究教育機構(Q-AOS)Brown Bag Seminar Series「言語学×脳科学で言葉と脳の謎に挑む」

関連記事

  1. 木のナノファイバーの構造制御により、ヒト歯髄幹細…

    〜樹木由来のセルロースナノファイバーで目指す歯の再生医療〜農学研究院…

  2. ミズワタクチビルケイソウが外来侵入種であることを…

    〜環境DNAによる迅速・高感度な検出系開発に期待〜ポイント・近年…

  3. 総合研究博物館 丸山宗利准教授が2024年度動物…

    九州大学総合研究博物館丸山宗利准教授令和6年6月13日、九州大学…

  4. ツクツクボウシの鳴き声がパートごとに異なる意味を…

    「オーシンツクツク」と「ツクリヨーシ」それぞれに対するオスの応答が異なること…

  5. 九州山地でのアセビ繁茂の土壌生態系への影響が解明…

    ~ シカ食害問題 ~ポイント・シカ不嗜好性植物のアセビが繁茂…

  6. 農学部附属農場でブドウ生産者団体の視察研修を受け…

    令和7年1月29日に、農学部附属農場において、ブドウ生産者団体の視察…

  7. 東南アジアのアリ類の起源と種分化パターンを解明

    マレー半島を起源地とした多様化と熱帯⾬林の固有種の保全ポイント・東南…

  8. 樹木の種でコピー数が増えているDNA修復遺伝子を…

    〜植物のDNA修復と寿命の進化の理解に向けて〜概要 2000年以…