一夫多妻制の鳥は有害な突然変異が少ない(Polygamous birds have fewer harmful mutations)

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ミルナー進化学センターが主導する新しい研究は、一夫多妻制が有害な突然変異を減らすことによって自然淘汰の効率を高めることを示唆しています。 New study led by the Milner Centre for Evolution suggests polygamy increases the efficiency of natural selection by reducing harmful mutations.

2023-01-24 バース大学

◆複数の性的パートナーと交配する鳥類は、有害な突然変異が少ないことが、バース大学のミルナー進化学センターが主導した研究で明らかにされた。この研究は『Evolution』誌に掲載されたもので、一夫多妻制が野生の集団における自然淘汰の効率を高めることを初めて明らかにしたものである。
◆ほとんどの鳥類は、季節ごとに一人の相手とペアを組み、白鳥やガチョウのように生涯にわたって交尾を続ける種もある。一方、一部の鳥類は一夫多妻制をとっており、繁殖期ごとに複数の相手を持つ。
◆バース博士率いる国際研究チームは、世界各地の主な鳥類150種のゲノムを分析した。このうち、初めて塩基配列が解読された6種については、父親と母親から受け継いだ遺伝子の差(ヘテロ接合性と呼ばれる)を数えることで、それぞれの種における遺伝的多様性の程度を推定することができた。
◆さらに、各生物種における遺伝子変異の頻度や、その変異がコードするタンパク質の配列を変化させるのか、それとも「沈黙」しているのかについても調べた。前者は非同義多型と呼ばれ、個体にとって有害であることが多いのに対し、サイレント変異は一般に無害である。
◆一夫多妻の雌を持つ少数の種は、予想以上に遺伝的多様性が高いことがわかった。また、無声突然変異の数に比べて、一夫多妻制の種では、タンパク質の配列を変化させる有害な可能性のある突然変異が著しく少ないことも明らかにした。
◆バース大学生命科学部の博士課程に在籍するKees Wanders氏は、この論文の筆頭著者として参加しています。同博士は次のように述べています。「突然変異を持つ個体は繁殖するのに十分な期間生き残ることができないため、有害な突然変異は長期的に集団から除去されます。「しかし、種は性淘汰によっても進化します。性淘汰では、個体が交配相手を得るために競争し、最も望ましい特性のみがうまく子孫に受け継がれるように進化が形作られます。「この研究は、性淘汰が鳥類の自然淘汰と整合しており、性淘汰が特に強い一夫多妻の集団では、有害な突然変異がより効率的に除去されることを示唆しています。”多くの鳥類は繁殖期や生涯を通じてつがいで行動するのに、なぜある種の鳥類は一夫多妻制なのか、その理由はまだ正確には分かっていない。「一夫多妻制が進化した理由については様々な説がありますが、有害な突然変異を根絶し、近親交配の影響を避けることによって、自然選択の効率を高めるという最初の証拠を発見しました。

<関連情報>

鳥類における一夫多妻制と純化選択 Polygamy and purifying selection in birds

Kees Wanders, Guangji Chen, Shaohong Feng,Guojie Zhang,Tamás Székely,Mike Bruford,Zsolt Végvári,Götz Eichhorn, Araxi Urrutia
Evolution  Published::08 December 2022
DOI:https://doi.org/10.1093/evolut/qpac010

Predicting the impact of Ne (effective population size) on PSW+WS/PSS+WW under plausible parameter values. Predictions are based on calculations using formulas 2a, 2b, and 3, and Table 2 for parameter values.

Abstract

Good genes theories of sexual selection predict that polygamy will be associated with more efficient removal of deleterious alleles (purifying selection), due to the alignment of sexual selection with natural selection. On the other hand, runaway selection theories expect no such alignment of natural and sexual selection, and may instead predict less efficient purifying selection in polygamous species due to higher reproductive variance. In an analysis of polymorphism data extracted from 150-bird genome assemblies, we show that polygamous species carry significantly fewer nonsynonymous polymorphisms, relative to synonymous polymorphisms, than monogamous bird species (p = .0005). We also show that this effect is independent of effective population size, consistent with the alignment of natural selection with sexual selection and “good genes” theories of sexual selection. Further analyses found no impact of polygamy on genetic diversity, while polygamy in females (polyandry) had a marginally significant impact (p = .045). We also recapitulate previous findings that smaller body mass and greater geographic range size are associated with more efficient purifying selection, more intense GC-biased gene conversion, and greater genetic diversity.

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