DNAの変化により、ガラガラヘビは毒のレパートリーを減らしている

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Ricky Joseph

現代のガラガラヘビは、祖先の巨大な武器庫に比べ、武器庫を減らしている。 現在の個体は、進化の過程で毒素を作り出す遺伝子を不可逆的に失い、毒液に含まれる毒の種類を減らしていると、科学者が9月15日にCurrent Biology誌で報告しました。

ウィスコンシン大学マディソン校にあるハワード・ヒューズ医学研究所の共著者ショーン・B・キャロル氏は、「せっかく強力な毒素を開発したのに、時とともに、一部のヘビはそれを使わなくなりました」と言う。 これらの現代のガラガラヘビは、より小さな毒素セットを生み出し、獲物に対してより特化しているのかもしれません」と述べている。

進化生物学者のキャロルらは、ホスホリパーゼA2(PLA2)と呼ばれる酵素ファミリーに注目した。 PLA2ファミリー遺伝子は、ガラガラヘビの毒液の毒性タンパク質の主要な源である。 この遺伝子群は、混合、追加、削除によりさまざまな毒素を作り出すことが可能である。

キャロルのチームは、現代のガラガラヘビ3種(ウェスタン・ダイヤモンドバック、イースタン・ダイヤモンドバック、モハーベ)のゲノムの関連領域を調査し、遺伝子の指示をタンパク質に変換するのに役立つ分子も測定しました。このデータを近縁種のガラガラヘビの遺伝子情報と照らし合わせ、PLA2遺伝子が失われた進化のストーリーを構築したのです。

ガラガラヘビの最も新しい共通祖先は、おそらく2200万年前に大規模なPLA2遺伝子群を持っていた。 この遺伝子群は、おそらく多くの遺伝子重複によって生まれ、ヘビの獲物の脳、血液、筋肉に影響を与える毒素をコード化していた。 しかし400万年から700万年前に、いくつかのガラガラヘビの種は、この遺伝子群から発展してきたものだ。例えば、近縁のガラガラヘビ3種は、毒液に神経毒を持たせる遺伝子を失っている。

「毒の完全消失とゲノムの完全消失という2つのレベルで遺伝子が無差別に失われたことが驚きです」とキャロルは言う。 つまり、いくつかの遺伝子はまだゲノムに潜んでいるが、活性化していない。 その遺伝子が作り出すタンパク質は現代のヘビの毒の中には現れない。 しかし他の遺伝子は完全にゲノムを離れている。それは、より巧妙な戦略なのだ。遺伝子制御の単純な変化よりも劇的な変化をもたらす。

ある種のヘビにとって、主な餌が神経毒に反応しなくなると、何の役にも立たないタンパク質を生産してエネルギーを浪費することになる、とキャロルは言う。

さらに、ガラガラヘビは毒の生産に投資するだけでなく、自分の毒から身を守るために抗体やその他のタンパク質を生産する必要があると、テキサス大学アーリントン校の進化生物学者でこの研究には参加していないトッド・キャストは言う。 ヘビの武器が複雑になればなるほど、その防御も複雑になり、その防御には資源が必要になるのです」。

また、ガラガラヘビの1つの種であっても、毒の遺伝子は一定ではないことがわかった。 おそらく、異なる地域のヘビが異なる獲物に特化しているためだろう。 キャロルのチームが分析したあるニシダラガラヘビには、他のニシダラヘビにはない予想外の遺伝子があった。 彼の研究室で現在研究されているのは、次のようなことだ。このような毒物組成の種内差異から、PLA2ゲノム領域が今日でもどのようにダイナミックに変化しているかを見ることができる。

キャロルによれば、ガラガラヘビの祖先は、現在では絶滅してしまったが、その毒がどれほど強力だったかは分からないという。 しかし、このガラガラヘビが仮に幅広い酵素を作り出すことができれば、毒を環境の変化に柔軟に対応させることができたはずで、キャストはその能力を「いたずらの極み」と表現している。

翻訳・翻案://bit.ly/2iZHw1l

リッキー・ジョセフは知識の探求者です。彼は、私たちの周りの世界を理解することで、私たちは自分自身と社会全体をより良くすることができると固く信じています.そのため、彼は世界とその住民についてできる限り多くを学ぶことを人生の使命としています。ジョセフは、彼の知識をさらに深めるために、さまざまな分野で働いてきました。彼は教師であり、兵士であり、ビジネスマンでもありましたが、彼の真の情熱は研究にあります。彼は現在、大手製薬会社の研究者として働いており、長い間不治と考えられてきた病気の新しい治療法を見つけることに専念しています.勤勉さと努力により、リッキー・ジョセフは世界で最も優れた薬理学と医薬品化学の専門家の 1 人になりました。彼の名前は世界中の科学者に知られており、彼の研究は何百万もの人々の生活を改善し続けています。