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ゲノム重複と複雑性

驚くべきナメクジウオ

Wednesday 25 July 2012



5億年以上前の海底で起こった進化の跳躍が糖尿病、癌、および神経障害などのヒトの病気の原因への新しい洞察を与える。セント・アンドルーズ大学とダンディー大学の科学者たちによる新しく発表された研究による。

脊椎動物はおよそ5億年前に、海洋無脊椎動物でDNAの量の重複が2回連続して起こったことを伴う、大きな進化の変革から出現した。これらの劇的なイベントは新しい動物の進化の引き金を引いた。それは背骨がある魚類、鳥類、爬虫類、およびヒトを含む哺乳類の祖先になった。

「驚くべきことに、はるか昔に起こったことが今でも現生人類の生活と病気に影響している」と、ダンディー大学生命科学部のキャロル・マッキントッシ教授は話した。

王立協会の雑誌Open Biology誌に発表された新しい研究は、これらの太古のDNA重複がどのように内部伝達系を高めたかを提唱する。結果は、我々の体内の細胞は最も賢いスマートフォンよりも情報の統合をはるかに上手くやるというものだ。

そのような複雑さは我々の精巧な人体の活動を調整するのに必要なものだ。否定的側面は、伝達の破壊が糖尿病、癌および神経障害を引き起こすことだ。

研究者たちはヒトゲノムを最近解読された無脊椎動物ナメクジウオの遺伝的配列と比較できるようになった。ナメクジウオは今でも我々の海で見られる小さな生物で、我々の種の「遠い親戚」と見なせる生き物だ。

「ナメクジウオの祖先は2ラウンドのゲノム重複を経験しなかったため、それは今でも元々の脊柱のない生物と極めて似ている」とマッキントッシ教授は話した。

「今でもナメクジウオとヒトとの間に『家族の類似性』を見ることができる。なぜならナメクジウオには、我々と同様に、その背中を走る神経管、筋肉のブロック、および鰓弓があるからだ。鰓弓には我々では顔面構造がある」

「だが、ヒトと違って、ナメクジウオには骨がなく、脳がなく、顔面がなく、そして心臓がない。それは2回のゲノム重複で我々がこれら全ての特徴を発達させる複雑性を獲得したためである」

「我々は糖尿病や癌でおかしくなる複雑なヒトのシステムを研究している。いま我々はこの単純な動物も詳細に調べて、ヒトの細胞についての我々の理解を促進しようとしている。我々はすでに、なぜ特定の遺伝子だけDNA重複を生き残ったのか、どのようにそれらが脊椎動物の進化を形づくったのか、そして何がヒトの健康と病気に影響を与えているのか、といった重要な疑問についての手がかりを持っている」

セント・アンドルーズ大学スコットランド海洋研究所のフェリア博士は「ナメクジウオは、ヒトのゲノムを含む、脊椎動物ゲノムの進化のさまざまな側面を理解する素晴らしい動物であることが証明された。これは特に脊椎動物の進化の間にサイズと複雑性が増えた遺伝子のファミリーで本当だ」とつけ加えた。

「進化の観点からのこれらの遺伝子ファミリーの分析は、タンパク相互作用についての増えゆく大きなデータセットの中をより集中したより生産的な方法で案内するのを助ける。それは、特定のタンパクと病気との間の繋がりを確立することのほかに、新しい潜在的な病気標的を目立たせることを加速する」

Open Biology誌は、生物学の細胞および分子の側面における研究をカバーする、王立協会のオープンアクセスな雑誌である。それは王立協会の最初の完全にオープンアクセスでオンラインオンリーな雑誌である。

University of St Andrews, Press Release
The amazing amphioxus
Wednesday 25 July 2012

原論文
Michele Tinti, et al. 2012.
Evolution of signal multiplexing by 14-3-3-binding 2R-ohnologue protein families in the vertebrates
Open Biol July 2012, doi: 10.1098/rsob.120103



ナメクジウオゲノムが解読されたおかげで、脊椎動物の起源ネタについての論文が続々と出てきそうです。脊椎動物の進化で2回のゲノム重複があったという話は、大野乾が最初に唱えた説で、現在では正しいとされています。論文にはオーノログohnologueという言葉も出てきます。
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