タコに4億8000万年前の性染色体、頭足類の性決定の謎を解明

「これは、彼らに関するもう一つの興味深い発見です。非常に古い性染色体を持っているのです。」

この発見について、コフィングさん、カーン博士、そしてその研究チームは、2025年2月3日付で学術誌『Current Biology』にて発表しました。公開されたオープンアクセスの論文タイトルは「Cephalopod Sex Determination and Its Ancient Evolutionary Origin（頭足類における性決定とその古代進化的起源）」です。

ヒトを含む多くの哺乳類では、性別は主に染色体によって決定されます。しかし、「動物の性別決定の仕組みには非常に多様性があります」とカーン博士は述べています。そのため、科学者らはタコにも同様の仕組みがあるとは一概には言えなかったのです。

例えばカメの場合、卵の孵化時の温度によって性別が決まります。また、魚の中には、性別を決定する遺伝子は持っていても、性染色体全体は存在しない種もあります。さらにヒトにおいても、X染色体とY染色体による性別決定の仕組みは、見た目ほど単純ではありません。遺伝子の突然変異や性染色体の余分なコピーの継承により、男性／女性の二元的な枠に当てはまらない発達が起こることもあるのです。

さらに、頭足類はマウスやショウジョウバエのような「標準的な実験動物」ではないため、遺伝子研究の対象となる機会が限られてきました。これまでにいくつかのタコ種のゲノム解析は行われてきましたが、マウスやヒトのように、特定の遺伝子と形質（特徴）を結びつけることは難しい状況です。

UOの研究者らが、最近カリフォルニア二斑タコのメスのDNAを解析した際、予想外のものを発見しました。ある染色体が他のすべてと異なり、遺伝情報の量が半分しかなかったのです。この染色体は、これまでに解析されたオスのDNAには存在していませんでした。

「この染色体はシーケンシングデータの量が半分しかなく、それが1コピーしか存在していないことを示していました」とコフィングさんは語ります。「さらに詳しく調べていく中で、私たちは性染色体を偶然発見したのだと結論づけました。」

その仮説を検証するために、研究者らは他の研究者が以前収集したタコのゲノムデータを調査しました。これらのデータのすべてが、オスかメスか明確にラベル付けされていたわけではありません。

しかし、彼らは別のタコ種においても、同様に「半分のサイズの染色体」を確認しました。また、その染色体は、タコから進化的に約2億4800万年から4億5500万年前に分岐したとされるイカにも存在していました。さらに調査を進めると、タコとは約4億8000万年前に分かれたとされるオウムガイにおいても、その染色体の痕跡が確認されました。

これらの種が共通してこの特殊な染色体を持っていることは、この染色体が非常に長い間何らかの形で存在し続けていることを示しています。

「これは、これらの動物の共通祖先が同様の性決定システムを持っていたことを示唆しています。」とコフィングさんは語ります。

これは性染色体にしてはやや珍しいことだとカーン博士は説明します。性染色体は生殖機能に直接関わるため、進化の過程で強い選択圧がかかり、通常は急速に変化する傾向があります。しかし頭足類においては、有効な仕組みが確立された後、それが長い間維持されてきたようです。

他にも、コケ類やゼニゴケといった初期の植物グループにおいて、古代の性染色体が発見されており、昆虫の性染色体も約4億5000万年前のものだと考えられています。ただし、それらは長い時間の中で大きな変化を遂げてきました。

カーン博士と同僚たちは当初、タコの性決定システムが鳥類やチョウのような仕組み、すなわちオスがZZ、メスがZWという形式である可能性があると考えていました（生物学者たちは、オスが同じ性染色体を2つ持つシステムには、ヒトのXX/XY型と区別するため異なるアルファベットを用います）。

しかし、チームはまだタコにおける「W染色体」を発見していません。代わりに、タコはZ染色体だけを使った性決定システムを持っている可能性があります。つまり、オスはZ染色体を2本持ち、メスは1本しか持たないという仕組みです。これはまだ確定していないと、コフィングさんは述べています。現時点では、タコはそのすべての秘密を明かしてはいないようです。

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