遺伝子をわずかに操作するだけで、ウロコを羽に変えることができることが判明

　動物の体の表面にある被毛や羽やウロコ。見た目は異なるが、基本的な構成要素は同じものからできている。

　その証拠に、遺伝子にちょっと手を加えてやるだけで、ウロコから羽へと変化させることができるのだ。

　スイスのジュネーブ大学の研究チームは、ニワトリの遺伝子をわずかに操作し、足をおおっているウロコを羽毛に変えることに成功し、『Science Advances』（2023年5月17日付）で報告している。

　このことは、ウロコから羽毛といった一見革命的に思える進化には、じつのところ大げさな遺伝子の変化など必要なかったことを示しているそうだ。

毛も羽もウロコも構成要素は同じ

　動物の体をおおう毛や羽といった皮膚の表面は、色とりどりでバラエティ豊かだが、いずれもケラチンで作られており、数億年前の爬虫類と同じ起源をもつ。

　その起源とは、「プラコード」と呼ばれる皮膚の発生に重要とされる細胞の集まりだ。これが厚くなるとやがてウロコやトゲのような皮膚付属物へと成長する。

　その成長に重要な役割をはたしている遺伝子がある。それが今回の主役である「ソニック・ヘッジホッグ」遺伝子だ。

　この遺伝子はシグナル伝達経路をつうじて信号をおくることで、体の形や構造の発達、あるいはパターン化などを左右することができる。

　たとえば鳥の羽毛の形や位置、あるいはマウスの毛包の発達なども、この遺伝子が強く関与している。

ソニック・ヘッジホッグの微調整でニワトリのウロコが羽毛に変化

　ジュネーブ大学のミシェル・ミリンコビッチ氏らは、このソニック・ヘッジホッグ遺伝子をちょっと操作してやることで、普通はウロコにおおわれているニワトリの足に羽毛を生やすことに成功している。

　実験の対象となったのは、食卓でお馴染みのブロイラーだ。このニワトリの足は、ウロコ状で、羽毛はほとんど生えていない。

　そこで研究チームは、まだ卵の中で胚のままの状態にあるヒナの血管に、ソニック・ヘッジホッグ遺伝子のシグナル伝達をうながす物質を注入してやった。

　すると、孵化したヒナの足には、体と同じような幼い羽毛が生えていたのである。

　しかもヒナが成長するにつれて、羽毛もまた成長した。幼い羽毛が大人の羽毛に生え変わったとき、足も体と同じく大人の羽毛に変わったのだ。

　こうしたウロコから羽への変化は、たった1回の処置で起きたものだ。RNAの配列を調べてみたところ、この処置でニワトリに生じた変化はずっと続くものであることが確認されている。 ソニック・ヘッジホッグ遺伝子の微調整でウロコに覆われた足に毛が生える / image credit:UNIGE/Cooper & Milinkovich

生物の進化、多様性の解明に

　研究チームによると、こうした結果は、動物がどのように進化・多様化してきたかのか理解するヒントであるとのこと。

　皮膚にある付属器がウロコ・羽・毛とバラエティ豊かに進化する原動力となったのは、おそらくソニック・ヘッジホッグ遺伝子がおくるシグナルの自然な変化だ。

　そしてこれは、そうした多様化がそれほど難しいことではなかった可能性を示している。

　ウロコから羽への進化は一見大きなものに思えるが、ゲノムや遺伝子の発現といった点ではそれほど大きな変化はいらなかったと考えられるからだ。

　空を飛んでいる鳥は恐竜の直接の子孫と言われるが、あまりピンとこない人も多いだろう。だが今回の研究は、そのつながりを実感させてくれるに違いない。

References:Transient agonism of the sonic hedgehog pathway triggers a permanent transition of skin appendage fate in the chicken embryo | Science Advances / Tweaking Just a Few Genes Transforms Scales Into Feathers : ScienceAlert / written by hiroching / edited by / parumo
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