オスに特徴的な求爱行动、装饰的なかたち、派手な婚姻色の获得进化は、多彩な繁殖戦略を可能とし、真骨鱼类の爆発的な种分化と繁栄をもたらした重要な要因と考えられます。この进化には、约3亿年前に真骨鱼类の共通祖先で起きた全ゲノム重复が大きく贡献したことが予想されています。全ゲノム重复は、真骨鱼类の美しさや多様化にどのような影响を与えたのでしょうか。重复した遗伝子の新たな役割の获得や役割分担の道筋には谜が多く残されています。
安齋賢 農学研究科特定准教授、荻野由紀子 九州大学准教授、渡辺英治 基礎生物学研究所准教授、亀井保博 同RMC教授、成瀬清 同特任教授、八杉公基 福井県立大学准教授、片山侑駿 岡山大学助教（研究当時）、坂本浩隆 同准教授、荻野肇 広島大学教授、宮川信一 東京理科大学准教授、佐藤友美 横浜市立大学教授、井口泰泉 同特任教授らの研究グループは、真骨魚類の系統で特異的に起きた全ゲノム重複により、男性ホルモン（アンドロゲン）の作用を遺伝子発現に変換するアンドロゲン受容体遺伝子のコピー数が2つに増えたことに着目し、メダカにおける2つの遺伝子コピーの役割について変異体を用いて詳しく比較しました。その結果、アンドロゲン受容体遺伝子が精子形成の役割を別の遺伝子に任せて、オスに特徴的な“かたち、体色、繁殖行動”に役割分担を進めて特殊化していったことを世界で初めて明らかにしました。
アンドロゲン受容体遗伝子を1コピーしか持たない哺乳类などの动物では、脳や外生殖器の性分化、精巣机能の维持、精子形成など多岐にわたる役割が1つの遗伝子で担われています。このような场合、ある役割にとって有利な変化が、他の役割には必ずしも有利とならないため、遗伝子机能の変化は强く抑制されている（保存的である）と考えられます。真骨鱼类ではコピー数が増えたことに加え、精子形成の役割を丧失したことがアンドロゲン受容体遗伝子にのしかかっていた进化の抑制を缓和し、アンドロゲン受容体の役割の急速な多様化を促した可能性が示唆されます。
これまで、重复した遗伝子群は、祖先的な役割を保ちながら、役割を新たに获得、あるいは分担することにより、より复雑な仕组みを作り上げると理解されてきました。今回の発见により、祖先遗伝子が体の中で担っていた役割を大胆に捨てて、かつコピー数を増やして仕事の分担を进めて特殊化していったことにより、真骨鱼类の多様化と繁栄をもたらした美しく长いヒレや华丽な交尾ダンスが获得されたと考えられます。鱼の美しさや行动の多様化と全ゲノム重复による性ホルモン受容体遗伝子の重复进化との関连性を详细に示した最初の例であり、生物の性的特徴の多様化とゲノム进化の関係を探る上で大きな一歩となる研究です。
本研究成果は、2023年3月14日に、「Nature Communications誌」にオンライン公開されました。
「メダカ変异体を用いてアンドロゲン受容体の机能を彻底的に解析することで、鱼たちの多彩な性差を発现する仕组みの一端が见えてきました。今后は、メダカ科鱼类の様々な种を研究対象として、オスの色やかたち、行动の多様性に着目し、その进化の谜に迫るような研究を展开したいと考えています。」（安斋贤）
【顿翱滨】
【书誌情报】
Yukiko Ogino, Satoshi Ansai, Eiji Watanabe, Masaki Yasugi, Yukitoshi Katayama, Hirotaka Sakamoto, Keigo Okamoto, Kataaki Okubo, Yasuhiro Yamamoto, Ikuyo Hara, Touko Yamazaki, Ai Kato, Yasuhiro Kamei, Kiyoshi Naruse, Kohei Ohta, Hajime Ogino, Tatsuya Sakamoto, Shinichi Miyagawa, Tomomi Sato, Gen Yamada, Michael E. Baker, Taisen Iguchi (2023). Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish. Nature Communications, 14:1428.
