洞窟に暮らす「目がないゴミムシ」から探る遺伝子の退化~洞窟進出の起源が異なる2種でも、同じ遺伝子が消失している~

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2025-07-07 北海道大学

北海道大学と近畿大学の研究グループは、日本の洞窟に生息する2種のチビゴミムシと近縁の地表性種のゲノムを比較し、視覚関連遺伝子24個のうち9個が両種で共通して消失していることを発見しました。これら2種は進化的に独立して洞窟に進出したが、視覚遺伝子の消失パターンが類似しており、退化に一定の法則がある可能性を示唆します。さらに、ショウジョウバエの発現データを用いた解析で、消失した遺伝子は多機能性が低い傾向にあることが判明しました。これにより、遺伝子退化はランダムではなく、機能特性に基づく選択的な現象である可能性が示されました。

洞窟に暮らす「目がないゴミムシ」から探る遺伝子の退化~洞窟進出の起源が異なる2種でも、同じ遺伝子が消失している~
洞窟に生息するチビゴミムシ類の1種生息環境である洞窟内部と、サンプルを背面から撮影した時の写真

<関連情報>

独立に洞窟に進出した2種のチビゴミムシ類において、視覚に関連する遺伝子の消失と保持の傾向は類似している Trends in loss and retention of vision-related genes are similar between two trechine beetles independently colonizing caves

Takuma Niida (丹伊田 拓磨) , Hisashi Ashida (芦田 久) , Shigeyuki Koshikawa (越川 滋行)
Journal of Evolutionary Biology  Published:27 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/jeb/voaf071

Abstract

Whether evolution is predictable has been tested in evolutionary biology by comparing lineages that experienced parallel evolution. For example, the repeatability of gene expression between strains was examined in the experimental evolution of bacteria. However, whether it is possible to predict the evolutionary fate of a gene (i.e., loss or retention) after an organism colonizes a new habitat and experiences a long period is not sufficiently clear. Here, we investigate a visual gene set in two species of eyeless trechine beetles (Coleoptera: Carabidae: Trechinae), which are thought to have colonized caves independently, and show that many of the lost genes and retained genes are common between them. We also estimate the pleiotropy that represents the extent to which these genes act in several tissues, using gene expression data in a model organism, and show that commonly lost genes have low pleiotropy. Our results suggest that the loss and retention of a visual gene set are relatively easy to predict in cave-dwelling trechine beetles. Furthermore, this study supports the possibility that even evolutionary fates of genes, which occur after a long period, are influenced by the functional constraints of these genes.

生物環境工学
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