高温によりアゴヒゲトカゲの胎児の性別が変わる可能性がある

オーストラリアのセントラアゴヒゲトカゲの暮らしは楽なものではありません。このうろこ状の生き物は、華氏 113 度にも達する猛暑に耐え、何年にもわたる干ばつや降雨周期を生き延び、野良猫やキツネ、その他のトカゲなど、爪に引っかかる可能性のあるものに狩られないようにしなければなりません。

生物学者は、こうした過酷な環境が、ドラゴンがより多くの子供を必要とし、染色体と温度の両方に依存して雌を産む能力という珍しい進化的特徴を発達させた原因ではないかと考えている。現在、生物学者は遺伝子配列の解析を通じて、これを可能にした古代の細胞メカニズムを理解しつつある。このことは、 PLOS Genetics 誌に発表された研究結果に示されている。

ポゴナ・ビティセプス・ドラゴンは、人間と同じように染色体によって性別が決まる遺伝的性決定によって雌を産み出すことができる。しかし、温度依存性性転換も起こすことができる。高温で孵化させると雄の胚の染色体が上書​​きされ、雌が産み出されるのだ。

温度がどのようにして性別を決定するのかという問題は、意外に難しい問題です。温度による性別決定は魚類や爬虫類ではよく見られる現象で、1960 年代に初めて発見されましたが、その仕組みは種によって大きく異なります。これらの新しい研究の進歩により、環境が性別やその他の特徴の発達に及ぼす複雑な影響が解明され始めています。

遺伝学者たちは、異なる発達段階にある2種類の雌の胚のmRNAを配列することで、性別が遺伝的に決定されているか温度に依存しているかに関係なく、雌のトカゲに最終的に収束して形態的に同一の卵巣を生成する2つの異なる初期遺伝経路があることを発見した。

しかし、どちらのタイプのメスも繁殖し、卵を産むが、性別が逆転したメスはメスの染色体を持つトカゲよりも繁殖力が高く、より大胆で攻撃的な行動をとる傾向がある。「これらの種では、メスは実際には第三の性のようなもので、オスや通常のメスとはまったく異なります」と、キャンベラ大学で進化発生生物学を研究している研究の主執筆者サラ・ホワイトリー氏は言う。「非常に興味深いシステムで、非常に珍しいものです。」

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細胞メカニズムは環境の変化を感知し、それを細胞に伝える働きをします。そして、遺伝子の連鎖的な変化が起こり、性別決定の結果につながります。この研究は、高温が細胞内カルシウムイオンと酸化還元調節に特に変化を引き起こすことを示しています。これは、遺伝子発現を変化させる可能性のある特定の種類の細胞シグナル伝達です。

昨年、科学者たちは、さまざまな種で温度依存の変化を引き起こす細胞内のメカニズムを理解するための新しい枠組みを開発し、カルシウムと酸化還元シグナル伝達がこれらのプロセスの重要な要素であることを強調しました。興味深いことに、CaRe仮説として知られるこの枠組みによって予測されたカルシウムと酸化還元シグナルは、まさにアゴヒゲトカゲの性転換の引き金として現れたものでした。

この研究は、生物学者が温度によってさまざまな魚類や爬虫類の性別が決まる仕組みを理解するのに役立つ可能性があります。また、すべての真核生物（DNAを含む細胞を持つ生物）には、環境におけるこうした変化を感知して反応するメカニズム（エピジェネティクスと呼ばれる現象）があるため、温度変化が人間の遺伝子機能にどのような影響を与えるかを科学者が理解するのにも役立つ可能性があります。

アゴヒゲトカゲの性染色体は実際には小型であまり分化していないミクロ染色体であり、比較的最近に進化したことを示しています。そのため、遺伝学者は、温度依存の性別決定のプロセスはアゴヒゲトカゲの祖先によって使用され、これらのプロセスのトリガーは現代の爬虫類の遺伝子にまだ残っていると仮説を立てています。

「基本的に、環境に対する感受性を高めるための選択的優位性がある場合、それは進化の材料として常に存在しています」とホワイトリー氏は言う。「そのため、私たちの種であるドラゴンはこれらの性染色体を進化させましたが、温度感受性を可能にするこれらのメカニズムは依然として存在しているのではないかと考えています。」

遺伝子配列をより安価かつ複雑にする新しい技術が開発されるにつれて、この研究分野は発展してきました。しかし、まだ道のりは長いです。「これはかなり昔に発見されたことを考えると、もう理解されているはずです」とホワイトリー氏は言います。「しかし、多くの点で、私たちはまだ始まったばかりです。」