マイペースおくやまの進化的考察

進化の研究は楽しい!というわけで、日常の研究生活で考えたこと、感動したこと、あるいは思いつきのネタの備忘録です。

ゲノムの複雑さとエピスタシス

2007-02-01 00:47:53 | 論文紹介
たまたま見つけた論文が面白かったので、先日ゼミで紹介しました。
以下はその時のレジュメに少し付け加えたものです。
Epistasis correlates to genomic complexity.
Sanjuan and Elena PNAS:14402-14405 (2006)

遺伝子は遺伝情報の基本単位として定義されますが、通常それらの働きは独立ではなく、それらの間にはエピスタシス(遺伝子座間に生じる相互作用) が存在します。エピスタシスは遺伝子型と表現型との関係、そして突然変異が個体の適応度に与える影響を考察する上でも極めて重要な概念ですが、このエピス タシスには方向性によって二つの種類があります。すなわち、二つ以上の変異が重なった結果が、それぞれ独立に起こった場合から考えられるよりも大きな変化 を及ぼす場合と、より小さな変化を与える場合で、それぞれ相乗的(synergestic)エピスタシス、拮抗的(antagonistic)エピスタシ スと呼ばれます。
ある生物に存在するエピスタシスの傾向がより相乗的か、それとも拮抗的かを予測することは出来ないと考えられていました。

しかしながら本論文ではこれまでに出版されたデータのメタ解析によって、ゲノム平均としてのエピスタシスのパターンはゲノムの複雑さの程度によって決まっているらしいことを指摘しています。

はじめに著者らは適応度に影響するエピスタシスを調べた21の研究例から、対象生物分類群とエピスタシスが適応度に与える影響の関係についてのパターンを調べ、ゲノムの複雑さとエピスタシスの方向性に有意な相関関係、すなわちよりゲノムが複雑になるほどエピスタシスの効果は相乗的になるという関係を見出しました(ケンドールの順位相関係数、P<0.001)。
しかしながらこの結論は、それぞれの研究例で用いられているアプローチが異なるために有効ではないということも考えられます。より厳密には、ある突然変異が適応度に与える独立の効果と、それらが組み合わさった時の効果が測定されている系を用いることでこの問題は解消されます。
標準化された定量的なエピスタシスの指標は以下の式で与えられます。すなわち
ε1,...i,...n = W1,...i,...n - Π(j=1...n)Wj
ここでW1,...i,...nは突然変異1~nまでを持つ時の適応度、Π(j=1...n)Wjは突然変異1~nをそれぞれ単独で持つ個体の適応度の相乗集合です。
εはエピスタシスの程度を表す指標で負の値は相乗的、正の値は拮抗的であることを示します。
すると5つの研究例だけでこの値が得られ、やはりゲノムの複雑さとエピスタシスのパターンに強い相関があることが示されました(スピアマンの順位相関係数、P<0.001)。
ただしここで得られた関係は、あくまで実験室環境における適応度に直接関わるような変異についてのものであることは注意しなければいけません。つまりεは有害な表現形に対するエピスタシスの効果と読みかえられると考えられます。
著者らはこの結果は、ゲノムの複雑な生物ほど、1つの有害突然変異に対して抵抗性を持っていることを反映していると述べています。実際に上の5つの研究例に関して選択係数(selection coefficient)を求めてみると、やはりゲノムが複雑になるに従ってこの値は小さくなるというはっきりとした相関が見出されました(スピアマンの順位相関係数、P<0.001)。

結論としては、複雑で大きなゲノムを持つ生物ほどある有害変異の影響は小さく、しかしながらそれらが複数重なることによる相乗的エピスタシスが現れやすい、という事です。そのためにゲノムの複雑な生物集団内には様々な変異が蓄積でき、これがその遺伝的多様性を高め、ひいては新たな形質を進化させる原動力となっているのかもしれません。
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3 コメント

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「縁起の悪いブログ」 (KO)
2007-02-06 00:31:43
ってタイトルのエントリーのコメント欄の二人目、管理人さんでは??
研究人生、つらいことも色々だろうが、がんばってこう。
えっと (おくやま)
2007-02-06 22:22:39
私ではありません。そして私はもちろん今までリジェクトされた回数を覚えておりますよ。何しろまだまだ駆け出しですので。
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2018-08-14 20:28:36
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