ショウジョウバエの核型進化における染色体融合の適応的意義

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真核生物のゲノムは、通常、複数の染色体に分かれて存在するが、その数は進化過程で変化し、近縁種間や種内で差異が生じる。このような染色体レベルの進化的変化の適応的意義を明らかにすることが本研究の目的である。アカショウジョウバエでは、性染色体と常染色体が融合して巨大なネオ性染色体ができているが、融合後24万年の間に急速に集団中に広がり固定しており、何らかの適応的利点が予想される。そこで本研究では、ネオ性染色体になったことで性染色体不分離の頻度が下がり適応的に有利になったという仮説を設定し、そのような染色体の構造レベルの進化的変化に対する自然選択の影響を検証する。そのため、系統関係を使わずにゲノムDNAの塩基座単位の進化確率を計算する方法を開発し、ゲノム全領域にわたって塩基座単位で自然選択の検出を行う。また、アカショウジョウバエとテングショウジョウバエの祖先集団を模倣した実験集団を構築して継代飼育し、世代とともにネオ性染色体の頻度が高まる方向に変化するかどうかを検証する。2022年度は、(1)前年度に系統樹を使わなくても計算ができるように改良した進化確率法について、これまでアミノ酸座位やDNA塩基座位間で変異率一定を仮定したモデルしか使えなかったが、離散型ガンマ分布モデルを用いて座位間変異に対応するモデルに改良し、その有効性をヒトの遺伝病のテストデータを用いて確認した。前年度に開始したアカショウジョウバエとテングショウジョウバエのケージ集団を用いた進化実験は前年度末に19世代目に到達した。集団ごとの染色体頻度の変化を調べるため、これまでに0、1、2、3、4、5、10世代目の親バエ集団についてpool-seq用のゲノムDNAサンプルを得た。そしてpool-seqデータのマッピングに必要な親系統のゲノム配列をNanoporeシーケンサーを用いて決定した。