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ハトの冠の遺伝学

ハトの冠の秘密



by Elizabeth Pennisi on 31 January 2013, 2:00 PM


頭部のドレス。イエバトの冠はかなり多様だが、その存在は同じ変異にもとづく。
Credit: Mike Shapiro/University of Utah


イエバトはすこしイヌに似ている。何世紀にもわたって、愛好家が驚くほど多様な色、羽の配列、および行動を発展させ、350以上の品種が外見の鑑賞と飛ぶ速さ、空中で宙返りする回数、あるいは滞空時間の競争に使うために作られた。カワラバトのゲノムの配列を読んだ後に、研究者たちはいまその多様性に手を届かせ、ハトのいくぶん人目を引く特徴の一つである、冠の遺伝的基礎を突き止めた。その遺伝子は野生種が冠の特徴に使っているものと同じだと思われ、その発見は他の重要な鳥類としての特徴の遺伝的基礎を解明する道を開いた。

ハトの多様性についての科学の関心は少なくとも19世紀中ごろまでさかのぼる。進化の父、チャールズ・ダーウィン(Charles Darwin)はすべての異なった種類に魅せられ、これらの鳥を自宅で飼育した。彼はそれらの鳥について広範囲にわたって彼の自然選択と進化についての著書に書き、他のことがらとともに、当時知られていた150品種がすべてカワラバトの子孫であると推測した。「イエバトは自然選択がどのように働くかについての彼の思索の発展に、少なくとも[ダーウィンのフィンチと]同じぐらい重要だった」とカリフォルニア大学サンフランシスコ校の進化生物学者、ネイサン・ヤング(Nathan Young)は話す。

世紀の変わり目に、古典的遺伝学者たちもまたハトに好奇心をそそられ、1911年のT・H・モーガン(T. H. Morgan)による研究は冠(head crests)が単純な特徴であることを示した。「しかしこのシステムは現代の進化生物学者と遺伝学者のあいだでちっとも分かっていなかった」とウプサラ大学(スウェーデン)の進化生物学者、ハンス・エレクリアン(Hans Ellegren)は話す。

ユタ大学(ソルトレイクシティ)の進化生物学者、マイケル・シャピロ(Michael Shapiro)はハトを科学的脚光の下に引き出したいと思った。「我々が魚類や哺乳類の遺伝的変異について知っていることは鳥類についてより多い」と彼は指摘する。2006年にユタに来るまで、シャピロはイトヨに集中していた。しかしその頃に、ある人がそれら魚類にみられる特徴の範囲はハトの特徴に比べて乏しいと教え、シャピロにEncyclopedia of Pigeon Breedsを見せてそれを証明した。「私は完全に打ちのめされた」とシャピロは思い出す。

ユタにはとても活動的なハトの育種家グループがあり、ハトの研究を始めるのに良い場所であることが分かった。2008年、シャピロのチームはDNA分析のための血液と羽のサンプルを集め始め、昨年ハトの品種の系図を作り上げた。冠は研究にとって興味深そうな特徴として目立っていた。単純な盛り上がりから頭部を埋める羽のフードまで、異なった品種は異なったデザインを誇っている。そして冠を持つ品種はハトの系統図の全体に分布していた。さらに、キツツキ類やハト類などの野生の鳥も冠を持っていて、つがいの選択とコミュニケーションに重要だと考えられている。

シャピロは、ハトのゲノムを解読した中国のBGI-Shenzhen(華大基因)社とチームを組んだ。グループは他の40のハトのゲノムの配列も読んだ。40には冠を持つ品種と持たない品種のほか、2つの自由生活個体群が含まれた。そのデータはこれらのゲノムのあいだに起こる通常の変異の範囲を確立するのを助けた。もともとヒトの病気に重要なDNA変異を見つけるために設計されたコンピュータプログラムを使い、彼らはゲノムのDNAの塩基と呼ばれる文字が冠のある鳥とない鳥のあいだで一貫して違う領域を絞った。その探索によって彼らはEphB2と呼ばれる冠の存在と不在に寄与する遺伝子にたどりついた。さらに57品種からの69体の冠がない鳥と22品種からの61体の冠がある鳥を調査し、冠がない鳥はこの遺伝子の一バージョンを持っていてすべての冠がある鳥はもう一つのバージョンを持っていることを確かめた。彼らはこの結果を今日Science誌にオンラインで報告する。関与する単一塩基の変化がタンパクを決定的な部位で異なったアミノ酸を持つものにし、それがタンパクを不活化するらしい。

ハトの冠は、その部分の羽が体に沿って下に生えるのではなく、上に向かって生えるために形づくられることがすでに知られている。研究者たちは、冠がある鳥と冠がない鳥の間の遺伝子の活性の違いを、この羽の極性が胚の中で確立される場所と時期に見つけられなかった。そのため彼らは冠を成長させる方向性が発生のもっと初期に作られるはずだと考えている、とシャピロは話す。

「それは単一の遺伝子が重大な効果を持ちうるという興味深い例だ」とハーヴァード大学の発生遺伝学者、クリフ・タビン(Cliff Tabin)は話す。

いまシャピロのチームは他の特徴に注目している。たとえば、空中で宙返りする傾向のために育種された品種があり、彼はこれらの名前が示す通りの「ローラー」または「タンブラー」の背後にある遺伝学を理解したいと思っている。クチバシの形状、サイズ、および色も非常に大きく、それらの遺伝学も解明されれば単純であるかもしれない。

他の研究者たちがならって続くだろう、とエレクリアンは話す。「この研究がハトにスポットを当てた…[そして]他の研究者たちにハトをモデルとして使い始めさせるだろう」

元記事
Science NOW
The Secret of the Pigeon's Crest
Elizabeth Pennisi, 31 January 2013

原論文
Shapiro et al.
Genomic Diversity and Evolution of the Head Crest in the Rock Pigeon
Science DOI: 10.1126/science.1230422, Published Online January 31 2013
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