奇妙な食虫植物は超効率的なゲノムを持っている

ヒメウナギツカミは、その名前と同じくらい奇妙な花です。浅瀬に敷き詰めて生育し、本当の根はなく、水中に小さく膨らんだ、瞬時に動く浮袋を持っています。小さな泳ぐ動物がこれらの浮袋の 1 つをかすめると、浮袋が膨らんで口を開き、動物を吸い込んで消化します。ハエトリグサと掃除機が 1 つになったようなものです。

現在、国際生物学チームが、ウトリクラリア ギバのもう一つの奇妙な特徴を発見しました。それは、驚くほど効率的なゲノムを持っていることです。多くの生命体は、遺伝子に含まれていない DNA を多く持っています。遺伝子とは、タンパク質を作るためのコードを含む DNA 領域と定義されます。人間の DNA の約 98 パーセントは、タンパク質をコードしていません。一方、コブタヌキモの場合、数字は実質的に逆です。コブタヌキモの DNA のうち、タンパク質をコードしていないものも、タンパク質を作る遺伝子を制御する遺伝物質をコードしていないものもわずか 3 パーセントです。

タムノキの発見は、科学者たちがタンパク質をコードしない DNA の重要性についてまだ議論している時期になされた。昨年、ENCODE という米国の主要科学プロジェクトが、人間のタンパク質をコードしない DNA の多くをテストした。生物学者たちは、ENCODE の結果についてまだ議論している。タンパク質をコードしない DNA は人間の健康にとって重要なのか、それとも重要でないのか?

これらは、奇妙な淡水植物が答えられる質問ではありません。しかし、タムシソウのゲノムは、少なくとも一部の生物が、タンパク質をコードしない DNA をほとんど持たずに暮らしていることを示唆しています。タムシソウは、タンパク質をコードしない DNA を他の植物よりも多く持っていますが、それでも他の植物と同程度の数のタンパク質コード遺伝子を持っています。約 28,500 個の遺伝子を持つUtricularia gibba は、パパイヤ、ブドウ、およびアラビドプシス・タリアナと呼ばれる小さな花を咲かせるカラシナの仲間よりも多くの遺伝子を持っています。（ただし、トマトよりも少ない遺伝子です。）

さらに重要なことは、コブシタバは光合成、開花、生殖、真空膀胱など、通常の植物としての機能を果たしているということです。

植物の中には、タンパク質をコードしない DNA を多く含むものもあれば、 Utricularia gibbaのようにゲノムが比較的短いものもあることから、研究者らは、一部の種は本質的に非必須 DNA を破壊する傾向があるが、他の種はそうではないという仮説を立てた。進化論的には、非必須 DNA を保持することも破壊することもどちらが良いというわけではない、と研究者らは研究結果を発表した論文に記している。これは、植物のゲノムサイズの多様性を生み出すのに役立った中立的なプロセスである。

動物が非タンパク質コード DNA を取り除けば大丈夫だ、というわけではない。植物には、非タンパク質コード DNA を取り除く傾向がある動物を助けるかもしれない別の一般的な遺伝プロセスがある。多くの植物はゲノム全体の複製を複数持っている。一部の植物では、それが非常に大きな果実を作るのに役立ち、ゲノムの重要な部分を致命的な突然変異から保護している可能性がある。研究著者らは、進化の過程で、ヒメウナギツカミツレはゲノムを少なくとも 3 回複製していることを発見した。

研究者らは5月12日、ネイチャー誌に研究結果を発表した。