本来なら食べることができない毒草トウワタを食べられるよう、トウワタを餌にする蝶のゲノムを参考にショウジョウバエの遺伝子を操作し、“スーパーフライ”を作ることに成功したという驚くべきニュースが報じられた。英「Daily Mail」（10月2日付）ほか、多数メディアが報じている。
トウワタはカルデノリドという毒性のある化合物を持つ植物であるが、北アメリカに生息する蝶オオカバマダラの幼虫はこの毒草を餌にすることができる。オオカバマダラは毒への耐性のおかげで、他の生物が食べないトウワタを食料として独占でき、その毒を体内に持つことで捕食者に狙われにくくなり、体内の寄生虫を駆除するのにも役立つ……と様々な恩恵を受けているのである。
近年、カルデノリド化合物耐性に関する遺伝子が研究され、その秘密がナトリウムポンプの関連遺伝子にある3つの突然変異だということがわかってきた。そこで米カリフォルニア大学バークレー校の進化生物学者ノア・ホワイトマン氏らは、ショウジョウバエの遺伝子を操作し、毒への耐性を獲得させる実験を行なった。
研究では遺伝子編集技術であるCRISPRを使い、3つの突然変異を1つずつショウジョウバエの遺伝子に組み込んでいった。実験によると、1つ目の変異によってショウジョウバエは少しだけ毒への耐性を得たが、それにさらにもう1つの変異を組み合わせることで、毒に耐える能力は飛躍的に向上したという。さらに3つ目の突然変異を加えると、ショウジョウバエはオオカバマダラのようにトウワタを食べて繁殖できる“スーパーフライ”になったのである。
興味深いことに、実験では3つの変異を加える順番も重要だったという。順番が異なるとショウジョウバエに欠陥や問題が見られるようになり、健康なスーパーフライが生まれる順番は一つだけだったそうだ。研究によると、1つ目の変異が毒への耐性を与え、2つ目の変異がさらに耐性を強め、3番目の変異は2つの突然変異で生じる何らかの不具合を修正するものだという。事件では、先2つの変異だけを持ち、3つ目を持たないショウジョウバエは死んでしまったそうだ。
ホワイトマン氏らが行なったのは、ショウジョウバエの遺伝子を操作し、毒への耐性を獲得するまでの“進化”を人工的にトレースする研究である。実際、オオカバマダラの遺伝子研究では、同様の過程を経て毒への耐性を身につけたと考えられている。
ただ、トウワタを食べられるようになったショウジョウバエは、それと引き換えに新たな欠点も獲得してしまった。正常なハエは遠心分離機に数秒かけても少しふらふらするだけですぐに元に戻るが、3つの変異を持ったハエは回復に数分の時間がかかったのだ。
ホワイトマン氏によれば、オオカバマダラはトウワタへの耐性を獲得した代わりに病気や怪我からの回復に時間がかかるという。このことは、突然変異による特異的な能力の獲得に、何らかの“コスト”が必要となる可能性が高いことを示している。
遺伝子編集技術を用い、ショウジョウバエに別種の生物の食性を獲得させる“人工進化”実験が成功したのはこれが世界初だといい、論文は10月2日付で世界的な科学誌「Nature」に掲載された。これまでは細胞レベルでしか検証できなかった進化の過程を、生きた生物を使って研究できるようになったことは画期的であり、今後様々な応用が見込まれるだろう。とはいえ、ホワイトマン氏が指摘する“コスト”の存在は不気味であり、どうか慎重に研究を進めてほしいものだ。
以下ソース
https://tocana.jp/2019/10/post_117277_entry.html
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