シクリッドの爆発的多様化の分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14087202
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岡田 典弘 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 教授 (60132982)
• 研究分担者: 佐藤 哲 WWFジャパン, (世界自然保護基金・自然保護室), 室長 ; 渡邊 正勝 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 助手 (90323807) ; 大島 一彦 東京工業大学, 大学院・生命理工学研究科, 講師 (60282852)
• キーワード: 種形成 / シクリッド / 比較ゲノム / 進化

研究概要

シクリッドの雌は視覚により同種の雄の体表模様を見分け生殖行動をとることが報告されており、このような交配前隔離機構が種分化につながり爆発的多様化を生み出してきたと考えられている。現在までの研究により光受容体タンパク、LWS遺伝子およびRH1遺伝子が非常に多様化していることが明らかになっており、種の多様化との関連が期待されてきた。培養細胞系において遺伝子を発現させin vitroでの最大吸収波長の測定を行ったところ、数ナノメートルの吸収極大波長の移動が観測された。このことより、遺伝子配列上の変異がシクリッドの生育環境への適応に関係し、爆発的種文化の要因のひとつになった可能性が示唆された。
また、シクリッドの種特異的な形態形成機構の多様化を探る目的で、種間における遺伝子発現の比較解析を行った。シクリツドは、その顎部形態が種ごとに特徴的で、採餌行動を伴う生息環境への適応に重要な影響を持つことが知られている。本研究で、シクリッドのEST約6000クローンを用いてDNAチップを作成し、遺伝的に近縁なシクリッド2種間の発生段階での遺伝子発現を比較した。その結果、硬骨形成期に種特異的な発現様式を示す14スポットが検出された。このうち4スポットが既知遺伝子に対応し、ひとつは、ヒトにおいて顔面形成異常の原因遺伝子であった。現在、シクリッドにおける機能の解析を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Terai Y, Morikawa N, Kawakami K, Okada N.: "Accelerated Evolution of the Surface Amino Acids in the WD-Repeat Domain Encoded by the hagoromo Gene in an Explosively Speciated Lineage of East African Cichlid Fishes"Molecular Biology and Evolution. 19. 1303-1312 (2002)
• [文献書誌] Terai Y, Morikawa N, Okada N.: "The evolution of the pro-domain of bone morphogenetic protein 4 (bmp4) in an explosively speciated lineage of East african cichlid fishes"Molecular Biology and Evolution. 19. 1628-1632 (2002)
• [文献書誌] Sugawara T, Terai Y, Okada N.: "Natural selection of the rhodopsin gene during the adaptive radiation of East african great lakes cichlid fishes"Molecular Biology and Evolution. 19. 1807-1811 (2002)
• [文献書誌] Takahashi, K., Okada, N.: "Mosaic structure and retrotranspositional dynamics during evolution of subfamilies of short interspersed elements in African cichlids"Molecular Biology and Evolution. 19. 1303-1312 (2002)
• [文献書誌] Terai Y, Mayer WE, Klein J, Tichy H, Okada N.: "The effect of selection on a long wavelength-sensitive (LWS) opsin gene of Lake Victoria cichlid fishes"Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99. 15501-15506 (2002)
• [文献書誌] Terai, Y., Takahashi, K., Okada, N.: "SINEs as probes for ancient explosion of speciation-A "hidden" adaptive radiation of African"Molecular Biology and Evolution. (印刷中). (2003)