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アメリカザリガニは低温に強い？！“遺伝子のコピー”が適応進化に関与
発表日：2023.07.19
千葉大学国際高等研究基幹・大学院理学研究院の佐藤特任助教、東北大学大学院生命科学研究科の牧野教授らの研究チームは、寒冷環境に適応している「アメリカザリガニ」の遺伝的基盤を解明した。アメリカザリガニ（原産地：米国南部・ミシシッピ川河口周辺の湿地）が世界的に拡散し、移入した国々の生態系を脅かしている。日本に初めて持ち込まれたのは約100年前で、個体数はわずか20数匹であったとされている（以下「祖先集団」）。その後、意図的な持ち運び等によって分布域が拡がり、いまや全国のあらゆる淡水域で見られる生き物となった。アメリカザリガニは高水温・低酸素・水質汚染などに耐性をもち、競争に強いため、爆発的に個体数が増えたと考えられる。在来生物に少なからぬ影響をおよぼすことから、2023 年6月1日から販売や放流が禁止されている。本研究は、幅広い環境に進出できる外来種の侵略的な性質を進化学的な観点からとらえ、獲得形質と遺伝子の進化に焦点を当てたもの。対象を幅広く取り、祖先集団のみならず、近年、札幌市内で確認された「低温耐性を獲得したと思われる集団」や仙台市の集団を加えている。先ず、それらのゲノム配列解析を行い、祖先集団の来歴などを確認している。札幌市の集団と仙台市の集団については、室内で飼育・交配し、幼体（次世代）の低温被曝実験（設定温度：1℃）を行っている。その結果、札幌市の集団は仙台市の集団よりも低温環境における生存期間が長いことが分かった。次に、低温に曝された個体を用いて遺伝子発現量解析を行ったところ、甲殻類の外骨格の構成に関わる遺伝子群や、免疫反応や細胞の維持に重要なタンパク質分解酵素を阻害する働きを持つ遺伝子群の発現量が増加していることが明らかになった。さらに、ゲノム配列を詳細解析した結果、アメリカザリガニは他の甲殻類に比べて「重複遺伝子」が多いことが分かった。重複遺伝子は、元来の機能を発現する遺伝子と新たな機能を持つ遺伝子に分化する。後者は大型哺乳類をはじめ、さまざまな動物の進化に関与しており、新規機能を生み出すリソースと言われている。アメリカザリガニにおいても、低温耐性の獲得に伴う遺伝的基盤の形成に役立っていると考えられた。本成果に基づき、侵略的外来種の環境適応能力の高さに対して理解が深まることが期待される（掲載誌：iScience特集号「Invasion Dynamics」）。
