ゲノム解読プロジェクトでネコ科の進化の秘密が明らかに

　イエネコ、ヤマネコ、ライオン、トラ、ヒョウ、チーター、サーベルタイガーなど、ネコ科の動物たちは魅力的で、それぞれ特徴的に見えるかもしれないが、遺伝子学的にみるとそれほど違いがないのだという。

　その理由は染色体が安定しており、遺伝子が変化しにくいからだという。ではなぜネコ科動物の染色体は安定しているのか？

　『Nature Genetics』（2023年11月2日付）に掲載された最新の研究では、その謎を明らかにするべく、ネコ科動物のゲノムを比較した。

　その結果、彼らの遺伝子には「セグメント重複」と呼ばれる繰り返しが少ないことを突き止めている。

　そこから明らかになったのは、安定しているはずのネコの遺伝子でも特に進化が速い部分や、ネコのアイデンティティである嗅覚の秘密など、興味深い事実の数々だ。

　それらは、少ないながらも確かに存在する遺伝的な違いが、それぞれのネコがそれぞれの生息環境で生きるためにとても重要だったろうことを伝えている。

なぜネコ科動物は似ているのか

　しなやかで神秘的なネコ科の動物たちは個性豊かと思いきや、意外にも種の違いが少ない。

　というのも、ネコ科動物の染色体は他の哺乳類に比べて安定しているからだ。だから、可愛らしいペットのイエネコと、百獣の王ライオンの染色体にほとんど違いがない。

　動物に多種多様な種がいるのは、遺伝子が変化するからだ。例えば、類人猿のゲノムは壊れたり、配列が変わったりしやすく、それがヒトをはじめとするさまざまな種の進化につながった。

　今回米テキサスM&A大学の猫進化学者ウィリアム・マーフィ氏らによる研究では、ネコの遺伝子が安定している一方、類人猿で変異しやすいのは、「セグメント重複」の違いに関係するらしいことが明らかになっている。

　つまり遺伝子全体（ゲノム）を見たとき、ほとんどコピーのような同じ部分がどれだけあるかが鍵を握っているということだ。セグメント重複が多ければ多いほど、染色体の再配列が起こりやすくなる。

　そしてネコ科動物の場合、この重複がほかの哺乳類よりもずっと少ない。

　例えば、霊長類のゲノムと比べると、重複は7分の1でしかない。だからネコ科動物の染色体は安定しており、なかなか変化しないだという。 霊長類とネコ科動物の遺伝的バリエーションを示したグラフ / image credit:Dr. William Murphy, Texas A&M University, and colleagues

ネコの中で一番進化が速い遺伝子

　とはいっても、ネコのゲノムがまったく変わらないわけではない。遺伝子が変異することで、きちんとネコ科動物の種の違いが作り出されている。

　そして今回の研究では、彼らの遺伝子のうち、特に変わりやすい場所が特定されている。それは「X染色体」の真ん中にある大きな領域で、 ネコの遺伝的変異のほとんどはここで起きている。

　そこには「DXZ4」と呼ばれる繰り返しがあり、これが例えば「イエネコ」（つまりペットのネコだ）と小型のネコ科「ジャングルキャット」との違いにつながっている。 中近東からインド、パキスタン、アフガニスタンにかけて分布するジャングルキャット / image credit:iStock

　このDXZ4は、毛色のような体の特徴に関係するよくある遺伝子ではなく、むしろX染色体の立体構造を補助するためのものだ。

　だが、この繰り返しがネコの種の違いを作り出すうえで、重要な役割を果たしている可能性が高い。

　またDXZ4はネコのゲノムの中で一番急激に変化しているところで、ゲノムの99.5％の部分より速く進化しているという。

ネコの嗅覚に関する遺伝子の違い

　今回の研究では、最新のゲノム解析法を用いて、ネコの嗅覚に関する遺伝子も調べられている。

　じつはネコにとって嗅覚は、彼らが何者であるかを示すアイデンティティのようなものだ。

　というのも、彼らが捕食動物で、獲物をとらえるために嗅覚に大きく依存しているからだ。だから嗅覚はネコの生き方を反映している。

　例えば、同じ大型のネコ科動物であるライオンとトラとでは、フェロモンを嗅ぐための嗅覚遺伝子がかなり違う。

　フェロモンとは、動物がコミュニケーションするために分泌する化学物質のことだ。

　性フェロモンのイメージが強いが、それだけではなく、自分の存在や縄張りを伝えたり、あるいは危険を警告したりと、さまざまなことに使われる。

　ライオンとトラでそれを嗅ぐための遺伝子が違うのは、ライオンが群れで暮らす社会的な動物なのに対して、トラが単独で生活することと関係があると、研究チームは考えている。

　ライオンの場合、身近にほかの仲間たちがいるので、それほどフェロモンに頼らなくてもいい。

　ところがトラは、かなり広い縄張りの中で獲物のニオイを嗅ぎ、子供を作るパートナーを見つける必要がある。

　だからトラは、ライオンに比べて、さまざまなフェロモンを嗅ぐ（フェロモン受容体が多い）ことができる。 　一方、ペットとして飼われているイエネコは、ライオンのように嗅覚遺伝子をたくさん失っているようだ。

　研究チームによれば、それは人間と一緒に暮らしているため、餌やパートナーを求めて遠くまで出歩く必要がないからだという。 　また嗅覚に関してとりわけユニークなのは、東南アジアに生息する「スナドリネコ」だ。

　このネコは湿原で魚をとって生きているのだが、水に関係するニオイを嗅ぐための遺伝子をたくさん持っている。

　この遺伝子はほかのネコ科動物がほとんど失ってしまったもので、それどころか陸上脊椎動物というより広いグループで見てみても、かなり珍しいのだという。

染色体の違いは少なくても適応能力の差は大きい

　この研究で明らかになったもっとも大切な事実の1つは、確かにネコの染色体はそれほど違いがないかもしれないが、適応能力の差がきわめて大きいということだ。

　研究チームによれば、ネコの違いは、それぞれが暮らす自然環境にどれほど完璧に適応しているのかを示すものであるという。

　このことは、ネコ科動物の保全や、彼らが生息する自然環境を守るうえで、大切な示唆に富んでいる。

　例えば、同じトラであっても、インドネシアに生息するスマトラトラとシベリアのアムールトラはまるで違うと考えられる。

　彼らは、まったく異なる場所で生き残るために、それぞれユニークな遺伝的適応をしている可能性が高い。

　また、ゲノムの中で特に調べにくい部分が、免疫や生殖のような重要なシステムの鍵である可能性があることにも注意すべきだと、研究チームは述べている。

　これまでの研究では、そうした重要な情報がないまま進められることも多かったが、それでは本当のことはなかなかわからない。だからこそ、ゲノムを完全に再構築することが大切なのだという。

　今後研究チームは、最先端のゲノム解析技術と組み立て技術でネコゲノムを調べ、ネコの世界についてできる限り多くの情報を集めていく予定であるとのことだ。

References:Genome sequencing project reveals new secrets about cat evolution / written by hiroching / edited by / parumo
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