生物学的概念が試される: 科学者たちは以前、新しい種が形成されるためには 2 つの集団が完全に隔離される必要があると想定していました。しかし、ユスリカ 2 種の最近のゲノム解析では、種分化には遺伝的分離が必ずしも必要ではないことが示唆されています。研究によると、蚊の種は交尾を続け、ゲノムが約70パーセント類似した安定した中間体を形成する。
生物学者たちは何世紀にもわたって種分化のプロセスについて議論してきました。現在までに広まっている理論は、2 つの集団が空間的な分離を通じて 2 つの新しい種に分裂する可能性があることを示唆しています。しかし、遺伝的要因や生殖行動の違いも種分化につながる可能性があります。ただし、通常は、集団間で遺伝子交換が行われないことが前提条件となります。
ケーススタディとしてのユスリカ
しかし、ナナフシや希少鳥類に関する新たな研究では、遺伝情報の交換が継続しているにもかかわらず、特定の状況下では新たな種分化が可能であることが示されています。この種分化現象がどれほど広範囲に及ぶのか、また遺伝子流動にもかかわらず新種がどのくらいの期間で発生するのかはまだ不明である。フランクフルトのゼンケンベルク生物多様性・気候研究センターのデニス・シュライバー率いる研究者チームは、これらの疑問の真相に到達した。
これを行うために研究者らは、ヨーロッパの5か所からユスリカの2種、ユスリカユスリカとユスリカユスリカの36個体のゲノムを調べた。どちらの種も北半球全域で見られ、同様の分布を持ち、主に淡水で見られます。それにもかかわらず、彼らは生態学的に異なる生息地を好みます。たとえば、ユスリカはより高い亜硝酸塩と塩分濃度に耐えることが知られているため、通常は農地近くのよどんだ水で優勢ですが、その姉妹種は流れの遅い小川で優勢です。これらの蚊の個体は互いに交尾できることが証明されています。
ゲノムの70パーセントが交換される
ゲノム解析の結果、この 2 つの蚊種の間には実際にはまだ遺伝子の流れが存在することがわかりました。 「種はゲノムの大部分を互いに共有しているにもかかわらず、種が多様性を獲得し維持できることを示すことができました」とシュライバー氏は言う。個人は定期的にゲノムの 70% を交換します。この割合は全遺伝子の約半分を占めます。研究者らによると、遺伝子の残りの半分は、ゲノムの約 30% に分散しており、1 つの種にのみ存在します。 「したがって、種の同一性は遺伝子の半分に基づいているようです」と研究者は説明します。
したがって、種特異的遺伝子は、ユスリカ種がもっぱら自分たちだけを主張するゲノムの比較的小さな領域をカバーしています。「一方で、これは種間の既知の生態学的差異に関連する遺伝子に関係します」とシュライバーは説明する。これらは、ユスリカ豚の肥料からの亜硝酸塩に対する感受性を低下させます。 「しかし、分子レベルで他の遺伝子と密接に働く遺伝子にも、例えば呼吸鎖、タンパク質生成、膜などに違いがあります」とシュライバー氏の同僚のマルクス・フェニンガー氏は付け加えた。 「これらの場所では、異なる種間の不適合は明らかに破壊的すぎるため、ここでは隔離されたままになるでしょう。」
種間の遺伝子流動は何世紀にもわたって続いている
この研究は、2つの集団間の遺伝子流動が可能であり、そこから依然として2つの種が発生する可能性があることを証明しています。しかし、少なくとも将来的には、この分裂プロセスによって 2 種のゲノムが完全に分離される可能性はあるでしょうか?それを解明するために、研究者らはゲノムを使用して 2 種の進化を時系列で分類した。ユスリカ種はおそらく 300 万世代以上前に形成されたと考えられ、それはわずか約 70 万年前にすぎない。しかし、ゲノム全体が互いに分離される前に、分裂プロセスは再び終了したようだ。それ以来、交配、つまり両種の個体間の交配と遺伝子交換が定期的に行われており、これまでのところ生殖隔離は行われていません。
「これらの新しい発見は、生物種に対する私たちの概念を変えます」とフェニンガー氏は要約します。 「明らかに、完全に独立したゲノムは要件ではありませんが、むしろ、ゲノムの大きな重複にもかかわらず、関連するよく特徴付けられた種が独立性を維持する安定した中間段階が存在します。私たちは今後もこれについて研究を続けていきたいと考えています」と研究者は結論付けました。
出典: ゼンケンベルグ研究所および自然博物館、専門記事: Evolution Letters、 doi: 10.1002/evl3.204
