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近年の分子遺伝学やEvoDevoにおける成果は形態形成遺伝子と呼ばれる一連の遺伝子群の重複や変異による分子機能進化の中には表現型進化と関わったものがある可能性を示唆している。一方、分子進化学は生物学的な機能変化を伴う突然変異が起こる際、多様性を高めるような選択が働くか機能的制約の緩和により進化速度が加速する可能性のあることを理論的に示している。形態形成遺伝子の機能進化は、重複の後、機能的制約から解放された片方の遺伝子だけにより高い自由度で突然変異が蓄積し新しい機能を獲得した結果引き起こされた、と考えられる。このような過去の分子変異を分子進化学や系統学により推測し、再現実験して調べれば人類の想像の中に描いてきた生物進化の歴史を実際に調べることが可能と考えられる。そこで本研究では「適応的表現型進化を分子的に実証すること」を目標に(A)計算による系統樹上の分子進化速度加速の検定、(B)実験による祖先DNA配列の合成および機能の復元の2つの解析を行った。具体的にはまず形態形成遺伝子群による分子系統樹の作成を行い、系統樹上で問題となる形質が進化した時代の枝を推定した。そして(A)により「この枝のみに見られる遺伝子突然変異の特異性」を解析し、(B)により「この枝における遺伝子突然変異で遺伝子機能および表現型変化が起こること」を示す解析を行った。現在、分子レベルでの機能の解析に取り組み、推定していたタンパク質相互作用における祖先形質が復元することを確認した。そこで生物への遺伝子導入を行うことにより形態変化への影響について現在詳しい解析を行っている。
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