オウムの色彩の秘密を解明—「分子スイッチ」が羽色を決定する仕組みとは？
リオデジャネイロのカーニバルから海賊の肩の上まで、オウムはその鮮やかな羽色で世界中の人々を魅了してきた。しかし、この目を引く色彩がどのように生み出されるのか、科学者たちは長年その仕組みを完全には理解できていなかった。
2024年11月1日、香港大学（The University of Hong Kong, HKU）の研究者を含む国際研究チームは、オウムの 羽色を制御するDNAの「スイッチ」 を初めて特定した。この画期的な研究成果は、Science誌 に掲載され、論文タイトルは 「A Molecular Mechanism for Bright Color Variation in Parrots（オウムにおける鮮やかな色の変異を引き起こす分子メカニズム）」 である。
「オウムはその色彩の多様性において、他の鳥とは全く異なる進化を遂げています」と、本研究の共著者である香港大学生物科学部の サイモン・ヨン・ワー・シン教授（Simon Yung Wa Sin） は語る。「オウムは独自のやり方で色を作り出します」と、BIOPOLIS-CIBIO（ポルトガル）の ロベルト・アルボレ博士（Roberto Arbore, PhD） も加える。
オウムの赤色や黄色の羽には、シッタコフルビン（psittacofulvins） という独自の色素が含まれており、これは他の鳥には見られない。「オウムは、このシッタコフルビンを使って鮮やかな黄色や赤色、さらには緑色を作り出し、自然界で最もカラフルな生物の一つとなっています」とアルボレ博士は説明する。
オウムの色の多様性を生み出す「分子スイッチ」
オウムは世界中でペットとして愛されているが、その華やかな羽色を作り出すメカニズムは長い間、科学者たちにとって謎だった。「これは鳥類学者だけでなく、生物学全体に関わる大きな謎です。つまり、『自然界の多様性はどのように生じるのか？』という根本的な問いに結びつくのです」と、BIOPOLIS-CIBIOの ミゲル・カルネイロ教授（Miguel Carneiro, PhD） は語る。
この疑問を解明するため、研究チームは すべての主要なオウムの系統 について、羽毛の黄色や赤色が 2種類の特定の色素 に対応していることを明らかにした。「文献には以前からシッタコフルビンの2つの化学的形態が存在することが示唆されていましたが、我々のデータで初めて明確に証明することができました」と、プラハ・カレル大学（Charles University in Prague）の ジンドリフ・ブレイチャ博士（Jindřich Brejcha, PhD） は述べる。
羽色を変える「遺伝子スイッチ」
研究チームは、自然界では極めて珍しい「赤色型」と「黄色型」の両方を持つ ダスキーインコ（dusky lory） に着目した。このオウムはニューギニアの熱帯雨林に生息しているが、ポルトガル国内の認定ブリーダーの協力により、すぐにサンプルを入手できたという。「研究の鍵は、意外にもすぐ近くにあったのです！」と、共同研究者でコインブラ大学（University of Coimbra）の ペドロ・ミゲル・アラウージョ博士（Pedro Miguel Araújo, PhD） は振り返る。
解析の結果、羽毛の色の違いを決定するたった1つのタンパク質 が存在することが判明した。それは アルデヒドデヒドロゲナーゼ（ALDH: aldehyde dehydrogenase） という酵素であり、ヒトでは肝臓でアルコールの分解などに関与する。「オウムの羽毛は、この酵素を『流用』することで、赤色のシッタコフルビンを黄色に変換 していたのです」と、BIOPOLIS-CIBIOの ソライア・バルボサ博士（Soraia Barbosa, PhD） は説明する。この変換は、酵素の活性が高いほど赤色が薄くなり、黄色が強くなる という「ダイヤル」のようなメカニズムで制御されていた。
他のオウムでも同じ仕組みが働くのか？
この酵素がオウムの羽色の一般的な制御因子なのかを確認するため、研究チームは コザクラインコ（rosy-faced lovebird） にも同じ遺伝子を調査した。この鳥は緑色の羽（黄色のシッタコフルビン含有）と赤色の羽の両方を持つことで知られている。
「コザクラインコは、羽毛の赤色と黄色の違いを決定する遺伝子を研究するのに理想的なモデル生物です」と、香港大学の シン教授 は説明する。研究チームは、コザクラインコの黄色の羽毛では ALDH遺伝子の発現が高く、赤色の羽毛では発現が低いことを確認した。
さらに、この単純なメカニズムを証明するために、研究者たちは セキセイインコ（budgerigar） を用いた細胞レベルの解析を行い、羽毛の成長過程でどの遺伝子がどのようにオン・オフされるのかを詳しく調べた。そして、最終的な証明として、遺伝子を組み換えた酵母（遺伝子組換え酵母）を用いた実験 も実施。「驚くべきことに、遺伝子改変を行った酵母がオウムの色素を生成することが確認されました」と、ワシントン大学（Washington University in St. Louis）の ジョセフ・C・コルボ教授（Joseph C. Corbo, PhD） は述べている。
進化の新たな視点
本研究は、先端バイオテクノロジーが生物学の謎を解明する強力な手段となることを示した。「自然界の鮮やかな色は、単純な『分子スイッチ』を用いた巧妙な仕組みで進化してきたのです」とカルネイロ教授は結論づける。今回の発見は、進化が複雑な形質を 意外にもシンプルな方法で達成する ことを示す、新たな証拠となった。
画像：バラ色の顔をしたラブバードは、一般的でカラフルな家庭用ペットである。このようなオウムは、独特の黄色と赤の色素を利用してカラフルになるが、このバリエーションは、もともと解毒メカニズムとして使われていた一つの酵素によって制御されている。(Credit：Pedro Miguel Araújo）
