まるでSF映画のクリーチャーのような、奇妙な姿の生き物がいます。胴体はほとんどなく、内臓の多くは長い脚の中へ。そして、お腹はどこにあるのかわからないほどに小さい。この不思議な生き物「ウミグモ」の設計図（ゲノム）を、世界で初めて高精度で解読したところ、生物の形作りと進化に関する、驚くべきドラマが見えてきました。
初の高品質ウミグモゲノムが、鋏角類の進化学的発生生物学（エボデボ）に新たな洞察を提供
ウィーン大学とウィスコンシン大学マディソン校（米国）が参加する国際共同研究により、ウミグモの一種（Pycnogonum litorale）の染色体レベルのゲノムアセンブリ（ゲノム情報の構築）が史上初めて完成しました。このゲノムは、ウミグモ特有の体の構造（ボディプラン）の発生についての手がかりを与え、鋏角類（きょうかくるい）全体の進化の歴史を明らかにするための画期的な成果となります。この研究は、2025年7月2日に『BMC Biology』誌に掲載されました。オープンアクセスの論文タイトルは「The Genome of a Sea Spider Corroborates a Shared Hox Cluster Motif in Arthropods with a Reduced Posterior Tagma（ウミグモのゲノムは、後方の体節が縮小した節足動物における共通のHoxクラスターモチーフを裏付ける）」です。
ウミグモは、非常に特異な解剖学的構造を持つ海洋性の節足動物です。胴体は非常に細く短く、内臓の多くは長い脚の中にまで伸びています。そして、腹部はほとんど見分けがつかないほどに極端に退化しています。ウミグモは、クモ、サソリ、ダニ、カブトガニといった、よりよく知られた動物とともに、鉤爪（かぎづめ）のような口器（鋏角）にちなんで名付けられた鋏角類というグループに属しています。「胴体のない生物」ともいえるこの奇妙な体の構造は、魅力的な疑問を投げかけます。その形成の背景にはどのような遺伝的要因があるのでしょうか？そして、それは鋏角類の進化の歴史について何を教えてくれるのでしょうか？その答えは、彼らのゲノムの中にありました。
高解像度ゲノムの実現
ゲノムアセンブリを作成するために、研究者たちは相補的なシーケンシング技術を組み合わせました。まず、「ロングリードシーケンシング」と呼ばれる、非常に長いDNA断片を捉えることができる技術を用いて、1匹のウミグモ（P. litorale）の遺伝物質を取得しました。これにより、通常はアセンブリが困難な反復領域や複雑なゲノム領域の正確な構築が容易になります。次に、2匹目のウミグモ個体でゲノムの空間的配置を解析し、どのDNA断片が細胞核内で互いに近くに位置しているかを明らかにしました。この距離情報を活用することで、配列決定されたDNA断片の正しい順序を確定することができます。このデータソースの組み合わせにより、57本の偽染色体が構築され、ウミグモゲノムのほぼ全体が前例のない解像度で明らかになりました。さらに、P. litoraleの様々な発生段階における遺伝子活性に関する新しいデータセットも補足されました。
「モデル生物ではない多くの生物のゲノムはアセンブリが困難であり、ウミグモも例外ではありません。最新のハイスループットなデータソースを組み合わせることでのみ、高品質なゲノムが可能になりました」と、本研究の筆頭著者であるウィーン大学進化生物学部門のニコラオス・パパドプロス（Nikolaos Papadopoulos）氏は述べています。「これは今後の研究の足がかりとなります。」
失われた遺伝子と、目に見える影響
研究チームは、動物界全体で進化的に保存されている遺伝子ファミリーである、いわゆるHoxクラスターに特に注目しました。「節足動物において、Hox遺伝子は体の異なる部分（体節）を正しく特定する上で中心的な役割を果たします。しかし、他の多くの動物グループにおいても、体の構造の発生過程で不可欠な『マスターコントローラー』です」と、ウィーン大学進化生物学部門のプロジェクトリーダーの一人であるアンドレアス・ワニンガー博士（Andreas Wanninger, PhD）は説明します。
Pycnogonum litoraleのゲノムに隠された興味深い秘密は、Hoxクラスターの一部、すなわち通常は体の後方の特定と発生に関わる遺伝子であるabdominal-A（Abd-A）が、ゲノムから完全に欠失していることでした。この遺伝子の欠損が、ウミグモの腹部の極端な縮小に関連している可能性があります。同様の状態は、特定のダニやフジツボなど、体の後方が縮小した他の節足動物でも観察されています。したがって、ウミグモは、Hox遺伝子の喪失と体の一部の縮小との間によく知られた進化的関係があることを示す、新たな一例を提供するものです。
このゲノムはまた、より広範な進化的パターンについての洞察も提供します。クモやサソリのゲノムには古代の全ゲノム重複の明確な痕跡が見られますが、P. litoraleのゲノムにはそのような痕跡は見つかりません。ウミグモはすべての鋏角類の姉妹群と考えられているため、これは鋏角類の共通祖先のゲノムにはこれらの重複がまだ存在せず、むしろ進化のかなり後の段階で、特定の鋏角類のサブグループで起こったに違いないことを示唆しています。
新たな参照ゲノム
この新たに構築された高品質ゲノムは、さらなる比較研究への道を開きます。これにより、P. litoraleは、鋏角類間の相互関係やその体の構造の進化、そして節足動物の多様性の根底にある遺伝的メカニズムに関する問題において、新たな価値ある参照種となります。
「進化学的発生生物学の観点から、ウミグモは非常に興味深い存在です。彼らの発生様式は節足動物にとって祖先的なものである可能性がありますが、同時に彼ら自身に固有の複数の体の構造の革新も誇っています。これに加えて、彼らは驚くべき再生能力も持っています」と、本研究の上級著者であるウィーン大学進化生物学部門のゲオルク・ブレンナイス博士（Georg Brenneis, PhD）は説明します。彼はさらに、「ゲノムと発生中の遺伝子活性に関する包括的なデータセットを手に入れた今、私たちはこれらの側面のすべてを分子レベルで体系的に研究することができます」と付け加えています。
研究者たちは、この新しい参照ゲノムを用いて、鋏角類の遺伝子制御、発生、再生に関するさらなる研究を行い、このグループの進化的成功の根底にあるプロセスをより良く理解することを目指しています。
