Research press release

ゲノムが解き明かす珍しい無性生殖魚類の繁栄

Nature Ecology & Evolution

Genome of rare asexual fish explains its success

アマゾンモーリーという無性生殖魚類のゲノムが顕著な健全性を示していることを明らかにする論文が、今週掲載される。無性生殖はゲノムの崩壊を生じると考えられており、この知見は意外なものである。

無性生殖には、有害な変異が蓄積して、それがゲノムの崩壊や最終的な絶滅につながることなど、理論的に複数の短所が予測されている。有性生殖では新たな環境条件への適応に重要な遺伝的多様性が生まれるが、無性生殖生物にはそれがないことも問題点の1つである。従って、無性生殖を行う生物は、生物学的逆説と考えられる場合が多い。

無性生殖を行う脊椎動物は極めてまれである。自然に生じた無性生殖魚類、両生類、および爬虫類は、わずか50種ほどにすぎない。アマゾンモーリー(Poecilia formosa)は、全個体が雌である最初の脊椎動物種で、その記載は古く1932年までさかのぼる。その一般名は、ギリシャ神話に登場する女性だけの戦士集団「アマゾーン」にちなむ。

アマゾンモーリーは2つの遠縁の有性生殖種の雑種であり、その進化的、生態学的繁栄は注目すべきものである。彼らは長きにわたって生存し、地理的に範囲の広い多様な生息地に定着している。

Manfred Schartlたちがアマゾンモーリーのゲノム塩基配列を解読したところ、予想に反して、有害な変異や遺伝子の崩壊がほとんど認められず、遺伝的多様性が高いことが明らかになった。そのゲノムは、免疫に関連する遺伝子の多様性が極めて高いことも示している。アマゾンモーリーは、遺伝的多様性と幅広い免疫防御とを兼ね備えているために、病原体の標的になりやすいという無性生殖生物の一般的な運命を免れているのではないか、と研究チームは論じている。

The genome of the asexual fish, the Amazon molly, reveals remarkable good health, reports a study published online this week in Nature Ecology & Evolution. This finding is unexpected, as asexual reproduction is assumed to cause genomes to decay.

Theory predicts several disadvantages of asexual reproduction, such as the accumulation of harmful mutations which lead to genomic decay and eventual extinction. Another challenge is that asexual organisms lack the genetic diversity generated through sexual reproduction, which is important for adapting to new environmental conditions. Organisms that reproduce asexually are thus often considered a biological paradox.

Asexual vertebrates are extremely rare. There are only about 50 naturally occurring fish, amphibian, and reptile species that reproduce asexually. The Amazon molly, Poecilia formosa, was the first all-female vertebrate species described back in 1932. Its common name refers to the Amazons, the all-women warriors of Greek mythology.

The Amazon molly is a hybrid of two distantly related sexual species, and its evolutionary and ecological successes are remarkable - the molly has a long existence and has colonized diverse habitats over a wide geographical range.

Manfred Schartl, and colleagues sequenced the Amazon molly genome and, contrary to expectations, found few harmful mutations, little genetic decay, and a high degree of genetic diversity. The molly genome also reveals a remarkable level of variability in genes relating to immunity. The authors argue that the combination of genetic diversity and broad immune defenses might have allowed the Amazon molly to escape the common fate of asexual organisms - being an easy target for pathogens.

doi: 10.1038/s41559-018-0473-y

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