都市部の湖でイトヨ進化中──自然選択が生物の急速進化を駆動

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2025-12-18 国立遺伝学研究所

都市部に位置する北米ワシントン湖で、イトヨ(Gasterosteus aculeatus)が現在も進化を続けていることを示す研究成果が報告された。北野研究室・生態遺伝学研究室の研究グループは、全ゲノムデータを用いて移住率や有効集団サイズなどの集団動態を推定し、それらを考慮したモデルにより、鱗板(アーマープレート)形質に作用する自然選択圧を定量化することに成功した。1957~2005年にかけて、湖水の透明化による捕食圧増大を背景に、体側が鱗板で覆われた「完全型」個体の頻度が上昇していたが、本研究はその後も進化が継続していることを示した。完全型は非完全型より数%高い生存率を示し、2022年の観測値は予測を上回ったことから、近年選択圧がさらに強まっている可能性が示唆された。本研究は、自然環境下で移住や遺伝的浮動を含めて選択圧を推定できることを実証し、急速進化を通じて自然選択の実像を明らかにした。

都市部の湖でイトヨ進化中──自然選択が生物の急速進化を駆動
図:ワシントン湖では、鱗板(骨化した外組織)が体の側面の全体をカバーする「完全型」と呼ばれる個体(上)の出現頻度が上昇している。

<関連情報>

ワシントン湖のイトヨにおける回遊と漂流を考慮した方向選択の強さの推定 Inferring the strength of directional selection on armor plates in Lake Washington stickleback while accounting for migration and drift

Yo Y Yamasaki,Ryo Yamaguchi,Atsushi J Nagano,Bo-Jyun Chen,Naomi Musto,Sophie Archambeault,Catherine L Peichel,Jennifer A Schulien,Tessa J Code,David A Beauchamp,…
Evolution  Published:16 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/evolut/qpaf254

Abstract

Contemporary evolution allows us to investigate how natural selection drives phenotypic and genotypic evolution in nature. Recent advances in molecular genetics have identified causative genes underlying adaptive traits, enabling estimation of selection coefficients at these loci. However, estimating selection is challenging when populations receive migrants from genetically and phenotypically distinct populations. With genome-wide data now allowing estimation of migration rates and effective population sizes, these demographic parameters can be integrated into models for measuring selection. In Lake Washington, USA, the frequency of the completely plated morph of the threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus) increased from 1957 to 2005, plausibly due to increased trout predation pressure caused by enhanced water clarity. Here, we estimated the selection coefficient at a major locus responsible for the plate morph using historical data, taking migration and genetic drift into consideration. Model-based predictions of present allele frequencies were tested with samples collected in 2022. Consistent with directional selection, the completely plated morphs and the underlying allele have increased since 2005, but to higher frequencies than predicted, suggesting a recent increase in selection. Thus, integrating molecular genetics, population genomics, and simulations enables the estimation of selection strength while considering migration and drift, to reveal directional selection in nature.

細胞遺伝子工学
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