遺伝子を支配するDNAに進化上の微調整が加えられ、一部の鳥類が地上に降りた可能性があります。
新しい遺伝子解析は、制御DNAの突然変異が、ラタイト鳥がその進化の過程で5回まで別々に飛ぶ能力を失ったことを示し、研究者は4月5日のサイエンスで報告しました。 ラタイト鳥には、エミュー、ダチョウ、キーウィ、レア、ヒクイドリ、スズメガ、絶滅したモアやゾウの鳥が含まれます。 飛ぶことができるのはスズメガだけである。
制御DNAは、遺伝子がいつ、どこでオン・オフされるかを制御することに関与しているので、その名がついた。 タンパク質を作るための命令は含まれていません。 研究者は長い間、飛行のような形質を得たり失ったりするような大きな進化的変化が、主に形質と結びついたタンパク質生成遺伝子の変異によって起こるのか、それとも、より神秘的な制御DNAの微調整によって主に起こるのかについて議論してきました。
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Revealing the regulation DNA in shaping evolution（進化の形成における制御DNAの重要性）は、チンパンジーとヒト、モスとブリキなど同じ遺伝子で近縁種が大きく異なる容姿や能力を身につける方法を明らかにする可能性を秘めています。
科学者たちは、多くの生物におけるさまざまな形質の進化に影響を与えるタンパク質コード化の変化の重要性を強調する傾向にあります。 その例は比較的容易に見つけることができます。 たとえば、飛べないガラパゴス鵜の以前の研究では、単一の遺伝子の変異が鳥の翼を縮めたことが示唆されました（SN：2016/11/6、11ページ）
一般に、タンパク質を変化させる変異は、制御DNAの変化よりもダメージが大きく、したがって発見しやすいと、パリのフランス国立医学研究機関INSERMの進化遺伝学者であるカミール・ベルテーロは言う。 一つのタンパク質が体中の多くの生物学的プロセスに関与している可能性がある。 「従って、このタンパク質が存在するところでは、どこでも結果が出ることになるのです」と彼女は言う。
対照的に、遺伝子の活性を制御するために多くのDNA断片が関与している可能性があり、それぞれが1つまたは数種類の組織でのみ機能する可能性があります。 そのため、1つの制御部分を変化させてもダメージが少なく、進化の実験のターゲットになりやすいのです。 しかし、同時に、このことは、制御DNAが実際に大きな進化的変化に関与しているかどうかを判断することを難しくしている、とニュージャージー州ウェストロングブランチのモンマス大学の進化遺伝学者メーガン・フィファー＝リクシーは言う。
ハーバード大学の進化生物学者スコット・エドワーズ氏らは、11種の鳥類（うち8種は飛べない）の遺伝的教本、すなわちゲノムを解読することによって、この問題を回避しました。 その結果、ダチョウ、シロガシラ、北島ブラウンキーウィ、皇帝ペンギン、アデリーペンギン、そして25種の飛ぶ鳥類のゲノムが既に完成しており、それらのゲノムを並べました。
研究者らは、鳥類の進化の過程であまり変化していない制御DNAのストレッチを探していました。 研究者らは、284,001本の共有された比較的変化の少ない制御DNAストレッチの中から、他の鳥類系統にはなく、ネズミドリで予想以上に変異を蓄積している2,355本を発見しました。 この変異の多さは、これらの調節DNAがゲノムの他の部分よりも速く進化しており、本来の機能を失っている可能性を示している。 進化が加速された時期を追跡した結果、研究者たちは、ラタイトが少なくとも3回、場合によっては5回も飛行を失ったと結論づけたのである。
これらの制御DNAビットは、四肢の発達に関与する遺伝子の近くに位置する傾向があり、より小さな翼を作り出すために遺伝子の活性を微調整する可能性を示しています。 研究チームは、エンハンサーと呼ばれるそのような制御DNAビットが、発生中の胚性ニワトリの翼の遺伝子をオンにする能力をテストしました。 その結果、空を飛ぶことができるエレガント・クレステッド・ティナモウのエンハンサーは遺伝子をオンにしたが、飛べないオオレアから採取した同じエンハンサーはオンにしなかった。
スズメガを除くネズミ科の動物が飛べない理由についての現在の仮説の1つは、すべての種の祖先が飛ぶ能力を失っており、スズメガが後にそれを取り戻したというものです。 「とエドワーズは言う。「私たちは、それがあまり妥当だとは思わないのです。 むしろ、ラットの祖先はおそらく飛ぶことができ、スズメガはその能力を保持し、近縁の鳥類はその能力を失ったと思われる、と彼は言う。 「私の直感では、飛ぶことを失うのは比較的簡単なことだと思います」と彼は言う。
鳥類の祖先を除けば、飛行は翼竜、コウモリ、そしておそらく昆虫で数回しか進化していない、とエドワーズは言う。 鳥類は何度も飛べなくなっている。 8320>
研究者らはまた、飛べないラットの場合、200以上のタンパク質コード遺伝子が予想よりも早く進化（突然変異の蓄積）していることを発見したが、それらの遺伝子は翼の縮小よりもむしろ代謝に関連する傾向があった。 しかし、これらの遺伝子は、翼の縮小よりもむしろ代謝に関連する傾向があった。これらのタンパク質コード化された変化は、制御DNAの変化ほど飛行不能に重要ではない、と研究者は結論付けている。
この証拠は、プリンストン大学の進化生物学者ルイサ・パラーレスを納得させるものではありません。 「この論文は、古いゲームをしているのです」と彼女は言い、制御DNAの変化とタンパク質コード化の変化を進化的重要性で比較しています。 「個人的には、そのようなことをする意味があるとは思えません」。 両方が起こり、進化を形作るのに等しく重要であるかもしれないと、彼女は言っています
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