Identification of genomic changes associated with social evolution of termites by comparative genomic analysis

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K06816
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 林 良信 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 講師 (70626803)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 智史 玉川大学, 農学部, 准教授 (20547781)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 真社会性 / 亜社会性 / 遺伝子 / 自然選択

Outline of Annual Research Achievements

「単独性生物から社会性生物への進化」は、生物界に新たな複雑性を生じさせた生物進化史上の革新的な出来事の一つであり、生物学において特に注目すべき重要な現象である。本研究では、社会性生物の中でも特に複雑な社会を構築し高度な利他行動を示すシロアリに注目し、比較ゲノム解析によって単独性のゴキブリから亜社会性のゴキブリ、そして真社会性のシロアリが進化する過程でどのようなゲノム領域が急速に進化したのかを明らかにする。昨年度までの研究で、キゴキブリとシロアリ類の進化過程、つまり「単独性から亜社会性」と「亜社会性から真社会性」への進化過程においてシングルコピー遺伝子のうち正の自然選択が生じたものを同定した。本年度では、シングルコピー遺伝子について昨年度の自然選択の解析をさらに進めるとともに、複数の遺伝子コピーが存在する遺伝子群においても正の自然選択が生じたものを同定し、遺伝子機能の推定を行った。その結果、シングルコピー遺伝子については昨年度のものに加えて、キゴキブリまたはシロアリの進化過程で正の自然選択が生じた遺伝子をさらに同定することができた。前者の中には、飛翔筋の形成・維持に関わる遺伝子が複数含まれていた。キゴキブリは成虫でも翅が発達しないため、これらの遺伝子の自然選択がこのキゴキブリの特徴の進化に直接関わった可能性がある。後者の中には初期発生に関わる遺伝子が含まれていたが、シロアリの社会形成に直接関わるような遺伝子は同定されなかった。そのためシロアリの社会性進化については、タンパク質コード領域の進化よりも、発現調節領域など、その他のゲノム領域の進化が大きく貢献したことが示唆される。複数の遺伝子コピーが存在する遺伝子群の中では、化学受容関連遺伝子において正の自然選択が検出され、この遺伝子が個体間コミュニケーションの進化に関与したことが示唆される。