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ゲノム進化学:ゲノムおよび化石の新たなデータで明らかになったエナメル質の起源

Nature 526, 7571 doi: 10.1038/nature15259

脊椎動物の最も硬い組織であるエナメル質は、ほぼ全ての肉鰭類(肉鰭類硬骨魚類および四肢類)の歯や多くの化石肉鰭類の鱗および皮骨を覆っている。エナメル質の形成には、特有のエナメルマトリックスタンパク質(EMP)であるアメロゲニン(AMEL)、エナメリン(ENAM)およびアメロブラスチン(AMBN)を含む有機マトリックスが必要である。軟骨魚類は、エナメル質もEMP遺伝子群も有していない。条鰭類硬骨魚類では、多くの化石種と、ガー(Lepisosteus)などごく少数の現生非真骨類種が、エナメル質の相同組織とされるガノインで覆われた鱗や皮骨を有している。しかし、条鰭類のEMPに関する遺伝子もしくは転写産物のデータはまだ報告されていない。今回我々は、前期デボン紀の硬骨魚類Psarolepis romeriが、鱗にはエナメル質で覆われた皮骨を持ち、頭蓋骨には象牙質の露出した歯を持つこと、また、スポッテッドガー(Lepisosteus oculatus)が、皮膚でおそらくガノイン形成に伴って発現するenamおよびambn遺伝子を持つことを明らかにする。この遺伝学的証拠は、ガノインがエナメル質と相同だとする仮説を補強する。一方、化石の証拠は、シルル紀の硬骨魚類Andreolepisで鱗がエナメル質で覆われていながら歯や皮骨上の皮歯がむき出しの象牙質でできていることによってさらに裏付けられ、エナメル質が皮膚骨格、おそらくは鱗上を起源とすることを示している。その後この組織は、皮歯骨格内の高度に保存された2つのパターン形成境界(鱗/頭部–肩および皮膚/口)を越えて異所的に拡大した。

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