葉、花、根…: この植物の複雑さの基礎、つまり多細胞性はいつ生じたのでしょうか?研究者たちは現在、「分子時計」法を使用してこの疑問を発見しました。その手がかりは、陸上植物に関連する緑藻類のグループの発生史の系統ゲノム再構成と時間的分類によって提供されました。したがって、両方の進化系統の共通の祖先は、ほぼ 10 億年前まで遡ることができる多細胞藻類であったことは明らかです。
木からヒナギクまで、それらは私たちの地球上で無数に成長し、食物と酸素を供給します。陸上植物は陸上生物の基礎を形成します。その重要性のため、それらは進化生物学にとっても特に興味深いものです。研究者たちは、これらの生き物がいつ、どのようにして地球上に誕生したのかについて洞察を得たいと考えています。陸上植物は、約5億年前に陸上生活に適応することができた藻類のような植物から出現し、その後ますます複雑な形態を発達させたと考えられています。しかし、これまでのところ、より古くからある基本的な植物の形質である多細胞性の起源は不明のままです。
特別な藻が見えます
ゲッティンゲン大学の研究チームは、興味深い緑藻類のグループを研究することでこの疑問を調査しました。いわゆるクレブソルミディオ藻類は、陸上植物も含まれる連鎖球菌として分類されます。したがって、彼らはかつて原始の海に住んでいた共通の祖先を持っていたと考えられています。クレブソルミディオ藻科の興味深い点は、単細胞の種もあれば、多細胞の糸状または分枝植物を形成する種もあるということです。さらに、これらの藻類の中には陸地を征服したものもあります。水生種に加えて、陸地表面には非常に丈夫な生物が生息しています。
研究の一環として、研究者らはまず、これまでほとんど研究されていなかったこれらのクレブソルミディオ藻類のサンプルを収集した。包括的な調査の目的は、これらの生物の適応性、生態学的重要性、隠れた多様性を描写する、これらの生物の世界的な分布地図を作成することでした。研究チームは、地球の生活環境の最も暑い地域から最も寒い地域までさまざまな種を発見した。これらは、水域、湿原、採掘後の風景、および土壌、岩石、樹皮、砂丘、市壁、建物のファサードなどのさまざまな基質の代表者でした。次に研究者らは、これらのさまざまなクレブソルミディオ藻類の特徴を詳しく調べました。ゲッティンゲン大学のタチアナ・ダリエンコ氏は、「小さくて丈夫な生物の形態が非常に多様であり、時には過酷な環境での生活にも非常にうまく適応していることは興味深い」と語る。
しかし、遺伝子検査の結果が研究の中核となった。研究者らは、24 種のクレブソルミディオ藻類の新しい遺伝子配列を作成し、14 種の既存のデータも研究に含まれました。次に、特別な分析および比較方法を使用して遺伝情報が検査されました。 「系統ゲノミクスとして知られる私たちのアプローチは、ゲノム全体またはゲノムの大部分を考慮して進化を再構築することでした」と共著者のイケル・イリサッリは説明する。 「この強力な方法を使用すると、進化のつながりを非常に高い精度で明らかにすることができます。」
「分子時計」は初期の発達を示す
具体的には、この手順により、種間の関係に関する情報を提供し、グループ分けを表示できます。特に興味深いのは、研究者たちが遺伝データを使用して、共通の祖先からの分岐がいつ起こったかについての手がかりを得ることができることです。これに相当する手法を「分子時計」と呼びます。この年代測定法は、次の原則に基づいています。2 つの種の DNA 配列が異なるほど、それらは別々に進化してきた期間が長いということです。分割の時間は、特定の手がかりを使用して推定できます。チームは現在、研究に 800 を超える新しいマーカーを使用し、それが分析結果につながりました。
研究チームが報告しているように、彼らのアプローチにより、クレブソルミディオ藻類の系統樹が作成され、それらを 3 つの目にグループ化できました。これにより、これらの生物の起源について結論を導くことが可能になりました。「系統発生学を深く掘り下げ、私たちの『分子時計』を使用することによって、クレブソルミディオ藻類の祖先を明らかにしました」とゲッティンゲン大学の筆頭著者マアイケ・ビーレンブロードスポットは述べています。年代測定によると、この生物は 8 億 3,000 万年以上前に生息していました。この藻類を再構成したところ、すでに多細胞生物であることが判明したと研究者らは報告している。
彼らが説明しているように、この発見に基づいて、クレブソルミディオ藻科や陸上植物を含む連鎖球菌の以前の進化の歴史について結論を引き出すことが可能でした。したがって、クレブソルミディオ藻類と陸上植物の進化系統の共通の祖先も多細胞であったことは当然です。 「我々は、最初の多細胞連鎖球菌がおそらく約10億年前に存在していたことを示す証拠を提供する」と著者らは書いている。最後に、ゲッティンゲン大学の主任著者ヤン・デ・フリーズ氏は次のように述べています。 「これは、この重要な特徴の起源がはるか昔、ほぼ10億年前であることを示唆しています」と科学者は述べた。
出典: ゲッティンゲン大学、専門記事: Current Biology、doi: 10.1016/j.cub.2023.12.070
