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最基部の動物は有櫛動物?

ゲノムはクシクラゲ類の起源が古いことを明らかにする



配列データはカイメン類が動物界の第一位であるという主張に挑戦する。

Amy Maxmen
08 January 2013

サンフランシスコ


ムネミオプシス・レイディイなどのクシクラゲ類の祖先は動物界の中で最初期のものかもしれない。William Browne/Univ. of Miami

動物は、低位の海綿動物から徐々に、現在の地球に棲息する触手のある生き物、翼のある生き物、脳を発達させた生き物などに、進化した。この考えが、生物学者たちがいまカイメン類より先にクシクラゲ類と呼ばれる複雑な海棲捕食動物が現れたことを示すゲノム配列データに衝撃を受けているという、直感的な意味をなす。

彼らはクラゲのようにゼラチン質だが、クシクラゲ類は有櫛動物門(ctenophores)と呼ばれる、独自の門を作っている。生命の系統樹はクシクラゲ類の系統をクラゲとイソギンチャクを含むグループと、頭部と後部を持つ動物を含むグループ――ナメクジ、ハエ、およびヒトを含む――の間に根をつけられることが多い。クシクラゲ類は虹色の繊毛で海を泳ぎ回り、粘着質の触手で獲物を捕らえる。彼らはカイメン類よりはるかに複雑だ――彼らは神経、筋肉、組織層、および光感覚器を持ち、そのすべてをカイメン類は欠く。

クシクラゲ類がカイメン類より前に進化したと「想像するのはとても乱暴だ」とワシントン大学(シアトル)の発生生物学者、ビリー・スワラ(Billie Swalla)は話す。彼女はクシクラゲ類の一種、プレウロブラキア・バケイ(Pleurobrachia bachei)のゲノムの配列を読んだチームの筆頭メンバーだ。しかしチームはまさにそれを、1月3-7日にカリフォルニア州サンフランシスコで開かれた統合比較生物学会(Society for Integrative and Comparative Biology)の年会で発表した研究結果の中で、示唆している。

クシクラゲ類は複雑であるにもかかわらず、プレウロブラキアのゲノムにおけるDNA配列はそれらを動物系統樹の根元に位置づけた、とスワラの共同研究者のフロリダ大学(ゲインズヴィル)の神経生物学者、レオニド・モロズ(Leonid Moroz)は宣言した。別のチームがクシクラゲ類、ムネミオプシス・レイディイ(Mnemiopsis leidyi)のゲノム配列解読の結果を発表し、系統樹の中でこの門が海綿動物より下か、同等に基部の近くに地をつけることを見いだした。

「我々はいつも捕食動物-餌の相互作用と感覚器適応が海綿動物が起源したはるか後に進化したと考えてきた」とスワラは話す。「いま、我々は初期生命を海綿動物、有櫛動物、およびその間のすべてのもの、と想像する必要がある」。約5億4200万年前に動物が出現して以来、何百万もの種が絶滅しているため、すべての動物の祖先は現生のクシクラゲ類やカイメン類とは違った姿をしていただろう、とスワラは話す。

クシクラゲ類における遺伝子ファミリー、細胞シグナリング・ネットワーク、および遺伝子発現のパターンも、起源が古いことを支持する。たとえば、モロズと彼のチームはクシクラゲ類が神経を成長させるのに特有の遺伝子のセットが伴うことを見つけた。「これらは異星人だ」とモロズは冗談を言う。彼はクシクラゲ類が、動物より前に化石記録に現れた謎めいた生物である、エディアカラ紀の生物の子孫であるかもしれないと示唆する。事実、2011年に、古生物学者たちはこれらの5億8000万年前の化石の一つがクシクラゲ類に類似すると主張した1

米国国立ヒトゲノム研究所(メリーランド州ベセスダ)の比較生物学者で、ムネミオプシスゲノムプロジェクトのリーダーのアンディ・バクセヴァニス(Andy Baxevanis)は、クシクラゲ類がマイクロRNA――遺伝子発現を調節するのを助ける短いRNA鎖――を作るのに重要な特定の遺伝子群を欠く唯一の動物であると話した。さらに彼は、カイメン類とクシクラゲ類が他のすべての動物が有する他の遺伝子ファミリーも欠いていると指摘する2,3

クシクラゲ類がカイメン類より前に進化したとすると、カイメン類はたぶんその祖先の複雑性の一部を失ったことになる。あるいは、アルバータ大学(エドモントン)の生物学者、サリー・レイズ(Sally Leys)によると、カイメン類は科学者たちがまだ認識していない複雑性を持っているかもしれないという。「たくさんのカイメン類は単なる石の上の塊より精巧だ」と彼女は話す。

懐疑論者たちは、クシクラゲ類における遺伝的変異の率が高いためにこの系統が本当の位置より基部に近く見えているのではないか、と怪しんでいる。「私が行った分析では、有櫛動物はもっとも問題のあるタクソンだ。それはどの遺伝子を使うか、そしてどの動物を含むかによってあちこちにジャンプする」とルトヴィヒ・マクシミリアン大学(ドイツ、ミュンヘン)の分子古生物学者、ゲルト・ヴェルハイド(Gert Wörheide)は話す。学会で、ヴェルハイドはリボソームのタンパク質の配列を比較して作った生命の系統樹を発表した。その中では、海綿動物はもっとも基底の位置に根をとどめていた。

Nature News
Genome reveals comb jellies' ancient origin
Amy Maxmen, 08 January 2013
Nature doi:10.1038/nature.2013.12176

原発表
FODOR, A*; KOHN, A.B.; SWALLA, B.J.; MOROZ, L.L.
Quest for Muscle Specific Genes in Pleurobrachia bachei : Had mesoderm independently evolved in Ctenophores?
Society for Integrative and Comparative Biology, 2013 Annual Meeting, Meeting Abstract 11.7
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