Research press release

【遺伝】ガの翅の色を暗くしてチョウの翅を色彩豊かにするcortex遺伝子

Nature

Genetics: cortex gene darkens moths and colours butterflies

チョウとガの翅の色と色彩パターンを生み出す単一の遺伝子が、2つの独立した研究によってそれぞれ同定されたことを報告する2編の論文が、今週掲載される。この遺伝子とそれに関連する変異が、産業革命時に起こったオオシモフリエダシャク(Biston betularia)の翅の暗化を制御し、特定のチョウ種の自然の色彩パターンの多様性の原因となっていることが2つの研究で明らかになっている。

工業都市の勃興によってオオシモフリエダシャクの翅が暗化したことは良く知られており、それは環境汚染と鳥類による捕食に対する適応応答だった。ところが、一般的だった薄い翅色の標準型(typica)がそれまで知られていなかった黒い翅色の暗化型(carbonaria)に置き換わる原因となった特定の遺伝子変異については、これまでの研究で大体の位置しか特定されておらず、13個の遺伝子を含むDNA領域に作用する点が判明しているにすぎない。

今回、Ilik Saccheriたちは、オオシモフリエダシャクの暗化型の遺伝学的背景を解明し、配列変異を正確に同定した。この変異が生じた原因は、DNA配列の大部分がcortex遺伝子に挿入されたことだった。また、系統発生解析も行われ、この変異の起源が、産業革命が始まっていた1819年頃であることが判明した。これとは別に、Nicola Nadeauたちの研究グループは、集団ゲノミクスと遺伝子発現解析を利用して、cortex遺伝子の発現がHeliconius属のチョウの色彩パターンに応じて変化することを明らかにした。以上の新知見を総合すると、鱗翅類(ガとチョウが含まれる)の色彩パターンの基盤となる新たな基本機構が存在している可能性が示唆されている。

A gene responsible for the colours and colour patterns on the wings of butterflies and moths has been independently identified in two separate studies published in this week’s Nature. This gene, and a mutation associated with it, controlled the darkening of the peppered moth that took place during the Industrial Revolution, and the gene is also responsible for the natural colour pattern variation in certain butterfly species, the studies find.

It is well known that the rise of industrial cities led to the darkening of the peppered moth (Biston betularia) - an adaptive response to pollution and bird predation. However, in earlier studies the specific mutation that led to the common, pale (typica) form being replaced by a previously unknown black form (carbonaria) had only broadly been localized and constrained as acting on a DNA region containing 13 genes.

Ilik Saccheri and colleagues identify the genetic background and precise sequence mutation behind the carbonaria form of the peppered moth. They find that the mutation resulted from insertion of a large portion of DNA sequence into a gene called cortex. They also conducted a phylogenetic analysis that pinpoints the origin of this mutation to around 1819, when the Industrial Revolution was beginning. In a separate study, Nicola Nadeau and colleagues used population genomics and gene expression analyses to reveal that the expression of cortex varies with colour patterning in butterflies of the genus Heliconius. Collectively, these findings suggest that a novel, basic mechanism may underlie colour patterning in the order Lepidoptera, which includes moths and butterflies.

doi: 10.1038/nature17951|英語の原文

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