ヘビの遺伝子がカエルに飛び移る？−寄生虫が仲介する遺伝子水平伝播のパンデミック−
山口大学共同獣医学部の佐藤宏教授ならびに柳田哲矢准教授、長浜バイオ大学バイオサイエンス研究科の倉林敦准教授、神林千晶さん（博士後期学生）、掛橋竜祐特任助教、大島一彦教授、広島大学の古野伸明准教授、総合研究大学院大学の田辺秀之准教授、兵庫県立大学の太田英利教授、早稲田大学の細将貴准教授をはじめとした国内外15の研究機関から成るグループが、ヘビからカエルに遺伝子（BovBと呼ばれるレトロトランスポゾン）が水平伝播していることを発見しました（図1）。世界の全ての大陸から収集した膨大なヘビ・カエルサンプルを用い研究を行ったところ、水平伝播の発生頻度は地域ごとに異なっており、特にマダガスカルではパンデミックと言えるほど高い頻度で生じていることが明らかになりました（図2）。
さらに、この水平伝播を仲介していると考えられる寄生虫を複数発見しました（図1）。仲介者候補の寄生虫もマダガスカルでは高頻度で存在していたため、脊椎動物間の水平伝播は、各地域に存在する伝播仲介寄生虫の割合に依存することが示唆されました。さらに、水平伝播が生じていないアフリカ大陸に生息していたカエルが、明らかにマダガスカルへ移住した後に水平伝播が生じたと断定できる事例を発見し（図3）、水平伝播がマラリアなどの風土病の感染と類似した機構で生じるという全く新しい考え方を提示しました。
今回の研究成果は2022年4月12日（正午）、英国の学術誌『Molecular Biology and Evolution』電子版にて公開されました。
図1．寄生虫を介した水平伝播経路の代表例。太い矢印は伝播の方向、細い矢印は動物間のBovBの塩基配列相同性を示す。赤色のDNAは、ヘビからカエル、もしくは、ヘビから寄生虫に水平伝播したBovB、青色は、カエルが元々もっていた寄生虫とは異なるBovBを示す。
図2．
a）現在の大陸配置が成立した5千万年前から集計した、各地域での水平伝播数。
b）BovB配列から構築した系統樹。円グラフは水平伝播の発生が推定されたポイントに配置。グラフの色（aに対応）と面積は、伝播の発生が推定された地域とその確率を示す。
図3．これら2系統のカエルでは、アフリカからマダガスカルへ移住した後に水平伝播が生じた。
研究のポイント
- ヘビの遺伝子がカエルに飛び移っていること（遺伝子の水平伝播）を発見しました。
- 高等な動物間での遺伝子の水平伝播はとても珍しいと思われていますが、ヘビからカエルへの水平伝播は、1回だけではなく世界中で何度も起きており、特にマダガスカルでは水平伝播のパンデミックが起きていることが明らかになりました。
- 人で吸血していたヒルがカエルの伝播因子を持っており、ヘビからカエルだけでなく、多くの動物の間で遺伝子の移動が起きている可能性が示されました。
- ヘビからカエルへの水平伝播は寄生虫によって仲介されている可能性が高く、特にマダガスカルには伝播因子を持った寄生虫が多く生息することがわかりました。また複数のカエル系統についてアフリカからこの地に移住した後に、水平伝播が発生したと断定できる例を発見しました。
- 高等動物の間では遺伝子水平伝播の発生様式はよく分かっていませんでしたが、本研究によって、脊椎動物間の遺伝子水平伝播はマラリアなどの風土病の感染とよく似た機構で生じるという全く新しい視点が提示されました。
論文情報
- 掲 載 誌：Molecular Biology and Evolution
- 論文タイトル：Geography-dependent horizontal gene transfer from vertebrate predators to their prey（脊椎動物における捕食者から被食者への地域依存的な遺伝子水平伝播）
- 著 者：Chiaki Kambayashi, Ryosuke Kakehashi, Yusuke Sato, Hideaki Mizuno, Hideyuki Tanabe, Andolalao Rakotoarison, Sven Künzel, Nobuaki Furuno, Kazuhiko Ohshima, Yoshinori Kumazawa, Zoltán T. Nagy, Akira Mori, Allen Allison, Stephen C. Donnellan, Hidetoshi Ota, Masaki Hoso, Tetsuya Yanagida, Hiroshi Sato, Miguel Vences, Atsushi Kurabayashi
- D O I：10.1093/molbev/msac052
- U R L：https://academic.oup.com/mbe/advance-articles
- 公 表 日：日本時間2022年4月12日（正午）