単細胞生物から動物への進化を探る
物 の進化を探る
The evolution of multiicellularity in animals
た えりべんもうち う
たてえりべんもうちゅう〜 立襟鞭毛虫 Monosig
ga ovata ゲノム計画 〜g
隈 啓
啓一 1、岩部
1 岩部 直之 2、加藤
2 加藤
藤 和貴
貴 3、藤3 藤 博幸 4、宮田
4 宮田
宮 隆 5、藤山
5 藤山
藤 秋佐夫 1 （1.国立情報学研究所、2.京都大学（ 国立情報学研究所（1情 学
2 京都大学・学
大学院 学研究科 九州大学・デジタルメディシンイニシアテ
大学院理学研究科、3大学院理学研究科、3.九州大学
九州大学 デジタルメディシンイニシアテ
デジ
デティブ、4ティブ、4.九州大学
ブ 九州大学・生体防御医学研究所、5
九州大学 生体防御医学研究所、5.ＪＴ生命誌研究館）
生体防御 学研究所 ＪＴ生命誌研究館）
生命誌研究館）

どんな研究？
究

何がわかる？

すべての動物の体は、さまざまな種類の細胞からですべての動物の体はすての動物の体は、さまざまな種類の細胞からでさまざまな種類の細胞からできている多細胞生物であり 大昔に単細胞の生物からきている多細胞生物であり、大昔に単細胞の生物から進化してきました 私たちは 単細胞生物 立襟鞭毛進化してきました。私たちは、単細胞生物進化してきました。私たちは、単細胞生物・立襟鞭毛虫と動物のゲノム(DNAに記録された遺伝情報全体)を比べるを比を比べることで、どのようにして多細胞である動物がることで、どのようにして多細胞である動物がとで どのようにして多細胞である動物が進化し きたのかを探進化してきたのかを探っています。
ます

単細胞生物から多細胞生物への進化のように、生単細胞生物から多細胞生物への進化のように生物の形が大きく変化する時には どのようなゲノムの物の形が大きく変化する時には、どのようなゲノムの変化が起きるかという 進化的に重要な問題に答えを変化が起きるかという、進化的に重要な問題に答えを出すだけでなく出すだけでなく、さまざまな種類の細胞を作り出す、す、さまざまな種類の細胞を作り出す
種類 細 を作り す、「細胞分化の制御」という実用的な研究に手がかりを細胞分化 制御」
う実用的な研究 手りを与える もしれま与えるかもしれません。
与えるかもしれません。

立襟鞭毛虫 てどんな生き物
立襟鞭毛虫ってどんな生き物？

立襟鞭毛虫と他の生物ゲノムの比較

近年、「立襟鞭毛虫」という近年「立襟鞭毛虫」という生物が動物に一番近い関係にある単細胞生物であることがわか てきました この鞭毛をわかってきました。この鞭毛をもった原生生物は 立てた襟にもった原生生物は、立てた襟に見える構造をも見える構造をもっています（写真のます（写真矢印） 私たちは 立襟鞭毛虫の矢印）。私たちは、立襟鞭毛虫の一種、モノシガ・オバータのゲゲノムを決めて動物と比較するを決め 動物と比較することにしましたことにしました。

モノシガ・オバータ(Monosiga ovata)

生物

ゲノムサイズ（遺伝子数）

カルソネラ（真正細菌）
大腸菌（真正細菌）
コウボ菌（菌類）
ウボ菌（菌類）立襟鞭毛虫 (M.ovata)(M ovata)
ショウジョウバエ
トラフグ
ニワトリ
ワトリ
トウモロコシ人間
サンショウウオ
肺魚（エチオピクス）
アメ バ (Amoeba
アメーバ(Ab ddubia)bi )

約16万（182個）
約460万（約4 100個）
約460万（約4,100個）
約約1200万（約5,900個）（約個）
約6400万（約20,000個）
約1億8000万（約14 000個)
約1億8000万（約14,000個)
約3億5000万（約22 000個)
約3億5000万（約22,000個)
約12億（約18,000個)
約億（約 ,個)
約23億（約32 000個)
約23億（約32,000個)
約30億（約26 000個)
約30億（約26,000個)約約400億（？）
億
約1300億（？）
約6700億（？）© Bioportal - Jabion

参考：最大のゲノムをもつウイルス：ミミウイルス 約120万（911個）

動物との立襟鞭毛虫の違違いは何なのでし うか？
違いは何なのでしょうか？
動物で多細胞性を保つために重要な「遺伝子動物で多細胞性を保つために重要な動物で多細胞性を保つために重要な「遺伝子」と似たも遺伝子」と似たもと似たもものが 立襟鞭毛虫にもあるかを調べてみました
ものが、立襟鞭毛虫にもあるかを調ものが、立襟鞭毛虫にもあるかを調べてみました。てみました。
（下の図は 例であり たとえば細胞接着には、たくさんの遺伝子が関係しています）（下の図は一例であり、たとえば細胞接着には たくさんの遺伝子が関係しています）
特定の細胞だけで、ある遺伝子を特定の細胞だけである遺伝子を活性化し、タン ク質を合成させる
活性化し、タンパク質を合成させる

細胞と細胞をくくっつける

外界、あるいは別の細胞からある細胞に信号を外界あるいは別の細胞からある細胞に信号を伝達し、その細胞の状態を変化させたりする細胞見つかりませんでした（ただし、見つかりませんでした（ただし「基本転写因子「基本転写因子」は見つかります）。
本転写因 」は見見 かります）
り す）。

ほとんど見つかりませんででしたが 「カドヘリン」
でしたが、「カドヘリン」に似た遺伝子だけはたく
似 遺伝さん見さん見つかりました。
見 かりましたり。

動物と似た遺伝子が、動物と似た遺伝子がいくつか見つかりました。
いくか見 かりました。

動物で多細胞化に重要な遺伝子は、やはり立襟鞭毛虫には無い動物で多細胞化に重要な遺伝子はやはり立襟鞭毛虫には無いい場合が多いようです。
い場合が多いようです
たまに似た遺伝子が見つかりますが 少し構成が違っていたりする
たまに似た遺伝子が見つかりますが、少し構成が違っていたりするるので 動物とは異なった機能に使われているのでしょう
るので、動物とは異なった機能に使われているのでしょう。

今後10年内にに目指すこと
さらに多細胞性の進化を探るためには、最も原始的な形態の動物であさらに多細胞性の進化を探るためには最も原始的な形態の動物でああるカイメンや、あるカイメンや動物に近縁な可能性がある他の原生生物（ミ ステリアなど）のゲノ動物に近縁な可能性がある他の原生生物（ミニステリアなど）のゲノノム研究が重要であり そのゲノム配列決定を検討しています また 研究結果からであり、そのゲノム配列決定を検討しています。また、研究結果からら「細胞分化の制御」のためのヒントを得たいと思 ています
制御」のためのヒントを得たいと思っています。

ミニステリア

石灰カイメン

この発表は、特定領域研究「多細胞生物起源の研究」（課題番号：１７０１８
この発表は特定領域研究「多細胞生物起源の研究」（課題番号：１７０１８
８０１９）の成果に基づいています また 以下の方に協力いただいております
８０１９）の成果に基づいています。また、以下の方に協力いただいております。
小原 雄治、森下雄治 森下 真一、豊田真豊田 敦、黒木敦 黒木 陽子、菅野陽子 菅野 純夫 、鈴木鈴木 穣、笠原穣 笠原 雅弘、成田雅雅弘
成田 貴則 、新井新井 理 （順不同、敬称略）（順不同 敬称略）

NII

連絡先 隈 啓連絡先：隈啓一（Keiichi（（K ii hi Kuma）／K）／ 国立情報学学研究所 情報学
情報学プリンシプル研究系
リンシ ル研究系 教授
TEL : 03-4212-2657
03 4212 2657
FAX : 03-3556-1
03 3556 1916 EmailE il : kkuma@nii.ac.jp
kk@ iijjp