進化生物学：石灰海綿類は1個のParaHox遺伝子と動的な発現を示す散在型NKホメオボックス遺伝子群を持つ
Nature 514, 7524 doi: 10.1038/nature13881
海綿動物は構造が単純で細胞種も少ない動物だが、そのゲノムは奇妙なことに、Antennapedia（ANTP）クラスに属するホメオボックス遺伝子など、発生に関わる多種多様な転写因子を含んでいる。左右相称動物ではANTPクラスにHox、ParaHox、NKの各遺伝子群が含まれる。尋常海綿類のAmphimedon queenslandicaのゲノムには、Hox遺伝子群もParaHox遺伝子群も存在しないが、NK遺伝子群は左右相称動物のNKクラスターに似た密なクラスター内で連鎖している。そのため、刺胞動物や左右相称動物につながる系統から海綿類が分岐した後に、NKクラスター遺伝子群からHox遺伝子群とParaHox遺伝子が生じたという説が提唱されている。一方でシンテニー解析からは、AmphimedonにHoxおよびParaHox遺伝子群がないのは二次的な消失の結果だとする説（ゴースト遺伝子座仮説）が支持されている。本研究では、2種の石灰海綿類Sycon ciliatumとLeucosolenia complicataで、ANTPクラスのホメオボックス一式を全て解析した。系統発生解析によって、これらの石灰海綿類が、左右相称動物のNK遺伝子群（Hex、Hmx、Msx）のオルソログ、さまざまな数の新しいNK遺伝子、および1個のParaHox遺伝子（Cdx）を持つことが確認された。我々は多数の遺伝子にわたる複数のスキャフォルドを作製したが、SyconではNK遺伝子クラスター形成の証拠は見つからなかった。SyconのANTPクラス遺伝子は全て発生段階で発現し、それらの発現パターンは、胚や成体における細胞種指定、変態、およびボディープランパターン形成にこれらの遺伝子が関わっていることを示唆している。以上の結果は、ParaHox遺伝子群が海綿動物の出現以前から存在することを示しており、従ってゴースト遺伝子座仮説の裏付けとなる。また、最初の動物のゲノムの祖先型構成に関する全体像を得るには、複数の系統の海綿ゲノムを解析する必要があることも示している。
