羊や牛からキリンまで、ゲノム研究で反芻動物の進化が明らかに

研究者チームは反芻動物のゲノムの詳細な研究を実施し、反芻動物の進化と成功について新たな洞察をもたらしました。

シカやレイヨウなどの反芻動物、ヒツジ、ヤギ、ウシ、およびそれらの野生近縁動物は、世界中の多くの生態系で繁栄してきました。 その大きさは、マレーシアの小型のネズミジカからそびえ立つアフリカのキリンまでさまざまです。

本日（6月21日）サイエンス誌に発表された新しい研究は、昆明動物研究所のウェン・ワン氏とグオジー・チャン氏、デンマークのコペンハーゲン大学のラスムス・ヘラー氏が主導し、カリフォルニア大学デービス校進化生態学部のハリス・ルーウィン教授も参加した。そしてゲノムセンター。

反芻動物は米国および世界の農業システムの重要な部分を形成しています。 農場と牧場には、米国だけで推定 9,500 万頭の牛が飼育されており、それに加えて推定 520 万頭の羊と 200 万頭のヤギが飼育されています。

「世界中の生態系が気候変動の影響を示し始めているため、遺伝子とその変異体が何であるかを知ることは、絶滅の危機に瀕している反芻動物の保護活動に役立ちます。また、農業に対する気候変動の影響を軽減するためのリソースも提供できます。繁殖牛などの商品は、より温暖で乾燥した気候に適応できるようにする必要がある」とルーウィン氏は述べた。

研究チームは、40 兆塩基対を超える生の DNA 配列を生成し、それらを 44 種のゲノムに組み立てました。 このデータに基づいて、彼らは反芻動物の新しい家系図を作成することができました。反芻動物が3,200万年から3,900万年前にグループとして出現した後の最も初期の枝のいくつかに最大のもの（キリン）と最小のもの（コメジカ）を配置しました。

「この研究で得られたデータは、生態学的にも経済的にも重要なこの哺乳類グループの基礎的なゲノムロードマップを提供します」と、地球上のすべての真核生物（約1.5匹）の遺伝暗号を解読する世界的な取り組みであるアース・バイオゲノム・プロジェクトの議長でもあるルーウィン氏は述べた。すべての植物、動物、原生動物、菌類を含む数百万の既知の種。 「これは、進化が反芻動物をどのように形作ってきたかを理解するだけでなく、遺伝性疾患などの望ましい形質と望ましくない形質の両方の基礎を理解するのにも非常に有益な情報源です。」

すべての反芻動物は特殊な多室の胃を持っており、微生物を使って食べた植物を発酵させ、さらに咀嚼するための物質を取り出し、消化を助けます。 この高度に特殊化された消化器系により、反芻動物は、他の方法では消化できないセルロースを多く含む食事を最大限に活用することができます。

この研究では、反芻動物で同定された295の新たに進化した遺伝子のうち、その多くが、区画された胃（第一胃、第三胃、第四胃）の構造や機能などの消化器系に関連していることが示された。

研究チームはまた、角や枝角に関連する多数の遺伝子も特定した。 反芻動物は通常、防御や交尾行動に役割を果たす角や角を持っています。

研究者らはまた、種レベルでの進化の変化を正確に特定することもできた。 キリンは陸生動物の中で最も背が高く、独特の身長と体型をしていますが、これはおそらくサバンナの生息地に適応したものと考えられます。 研究者らは、骨の発達に関連する366個の遺伝子のうち、115個の遺伝子にキリン特有の変異があることを発見した。

反芻動物のゲノムには、人間がこれらの動物に与えた影響の証拠も含まれている可能性があります。 研究者らが過去の人口規模を推測する手法を用いたところ、10万年前から5万年前、つまり現生人類がアフリカを出て世界中に広がった頃の時代に、半数以上の種が大幅に減少していることが判明した。

研究者らは、研究で提示されたゲノムおよびトランスクリプトーム データの公開コレクションである反芻動物ゲノム データベースを作成しました。

この研究は、中国、ヨーロッパ、米国の多くの機関や財団によって支援されました。カリフォルニア大学デービス校の部分は、米国農務省とロバート＆ロザベル・オズボーン基金によって資金提供されました。

ハリス・ルーウィン、進化と生態学、[email protected]

Andy Fell、ニュースおよびメディア関係、530-752-4533、[email protected]