タコのゲノム配列が初めて明らかに、カモフラージュと大きな脳に関する手がかり

8本の掴む腕、カモフラージュのような皮膚、大きなドーナツ型の脳を持つタコのユニークな身体的特徴は、何世紀にもわたって科学者の興味をそそってきた。故イギリスの動物学者マーティン・ウェルズは、この海棲生物をエイリアンと呼んだ。精巧な問題解決と学習行動を持ち、最も知能の高い無脊椎動物の1つであると考えられているこの捕食性軟体動物は、現在、イカ、コウイカ、オウムガイに勝ち、全ゲノム配列が解読された最初の頭足動物となった。

シカゴ大学とカリフォルニア大学バークレー校の研究者らは、カリフォルニア・ツースポット・オクトパス（Octopus bimaculoides）のゲノム配列を解読した。この研究により、科学者らはタコの奇妙な身体的特徴を生み出す遺伝的要因を研究できるようになり、頭足動物のユニークな生態だけでなく、複雑な神経系や適応カモフラージュを生み出す特徴の進化についても新たな知見が得られるかもしれない。

ゲノムマップには、タコに特有の遺伝子が多数含まれていることが明らかになった。その中には、タコの皮膚が光を反射して色を変えることでカモフラージュ技術を使えるようにするタンパク質、リフレクチンをコードする 6 つの遺伝子も含まれている。リフレクチンは最近、兵士などのためのより優れたカモフラージュ素材を作る能力を生かす研究が行われている。この新しいゲノム情報はその分野で役立つかもしれないが、研究の著者らは、それはまだ何年も先のことだと述べている。まずは、他の頭足動物のゲノムを配列し、それぞれのリフレクチンタンパク質を比較して、ゲノムレベルでより深く理解したいと研究者らは考えている。

研究者らはまた、プロトカドヘリンと呼ばれる遺伝子ファミリーが予想以上に一般的で複雑であることも発見した。プロトカドヘリンは神経系の発達とニューロン間の相互作用を助ける。タコのゲノムには168個のプロトカドヘリン遺伝子が含まれていたが、これは多くの脊椎動物の10倍、人間や他の哺乳類の2倍以上である。

タコのゲノムは「ミキサーに入れて混ぜた」ように見える。

「これは非常に驚きでした」とシカゴ大学の神経生物学教授で、この研究の共著者であるクリフトン・ラグズデール氏は言う。「これほどの拡大は予想していませんでした」。しかし、タコの神経系が複雑であることを考えると、これは納得できるかもしれない。「神経配線の構築に不可欠であることは明らかです」とシカゴ大学の生物生物学および解剖学部の大学院生で、この報告書の共著者であるキャロライン・アルバーティン氏は言う。

また、タコには、ゲノム上で自らを再配置できるトランスポゾン、つまり「ジャンピング遺伝子」が多数ある。アルベルティン氏はプレスリリースで、この遺伝子は「ミキサーに入れて混ぜた」通常の無脊椎動物のゲノムのようで、遺伝子が新しい環境に置かれ、新しい機能を果たすようになると述べた。

今後、研究者らは他の頭足動物のゲノムを研究したいと考えている。現在、他の機関の研究者らが頭足動物配列コンソーシアムを通じてこの研究に取り組んでいる。結果は数年以内に発表される可能性があり、科学者らは頭足動物のゲノムを互いに比較できるようになる。

この研究には関わっていないウッズホール海洋生物学研究所の上級科学者で頭足動物研究者のロジャー・ハンロン氏も、タコのゲノムは頭足動物を理解するための重要な足がかりとなるだけでなく、脳が極めて多様なレベルで複雑な行動を生み出す仕組みについて科学者が考えるきっかけにもなると同意している。

「科学者たちは今や、脳がさまざまな規模でどのように行動を生み出すかについて考え始めることができる」と彼は言う。「頭足動物は、脊椎動物に比べて短いライフサイクルに、認知能力の高さと明らかに異なる脳構造が凝縮されている点で興味深いグループだ。」