エゾサンショウウオが攻撃型／防御型に変化する分子メカニズムは？―北大、発現遺伝子を網羅的に解読

　北海道大学の松波雅俊研究員らによる研究グループは、エゾサンショウウオの幼生が、環境に応じて柔軟に形態を変化させる際に起きる遺伝子の発現変化を明らかにした。

　生物の中には、環境に応じてその形態を変化させる能力を持つものが存在する。北海道に生息するエゾサンショウウオの幼生は、捕食者であるヤゴと共存するときは尻尾と外鰓が発達した防御に特化した形態に、被食者であるオタマジャクシと共存するときは頭部が巨大化し捕食に有利な攻撃型の形態を示す。しかし、どのような遺伝子や分子機構がこの形態変化を制御しているかは分かっていなかった。

　今回の研究では、野外でエゾサンショウウオの卵・オタマジャクシ・ヤゴを採集し、実験室で形態変化の誘導実験を行う過程で、経時的に遺伝子（RNA）を抽出した。そして抽出した遺伝子に対して次世代シーケンサーと呼ばれる新技術を用いて、網羅的な塩基配列の解読を実施した。

　その結果、防御型における発現変動遺伝子数は、攻撃型における発現変動遺伝子数より約5倍多いことが分かった。攻撃型では頭部の形態のみが変化するのに対して、防御型では尻尾・外鰓など様々な形態変化が起こる。発現変動遺伝子数の違いは、このような形態変化の差を反映していることが考えられる。

　また、脳の活性酸素関連の機能を持つ遺伝子は、攻撃型・防御型でともに発現量が上昇していることが分かった。形態が変化する際には、形態を改変するためにより多くのエネルギーを作り出す必要があり、そのために酸素の消費に必要な活性酸素関連遺伝子の発現が上昇したと考えられる。

　先行研究では、尾高が高くなる防御型形態は広く両生類全般で見られるのに対して、頭部が大きくなる攻撃型形態は有尾両生類でしか報告されていない。そのため、防御型形態変化はより祖先的な形質であり、両生類の祖先で獲得されたと予想される。攻撃型形態変化については、有尾両生類が他の両生類と分岐してから初めて獲得された形質であると考えられる。

　今回の研究によって得られた塩基配列情報は、両生類の進化を調べることに役立つという。また、今後、今回明らかになった分子機構が他の生物でも共通に見られるかを調べることで、形態変化の進化の起こり方について理解が深まることが期待される。

　なお、この内容は「Molecular Ecology」に掲載された。論文タイトルは、「Transcriptome analysis of predator- and prey-induced phenotypic plasticity in the Hokkaido salamander (Hynobius retardatus) 」（捕食者・被食者によって引き起こされるサンショウウオの表現型可塑性についての網羅的遺伝子発現解析）。