真核生物の進化を支えた種間での遺伝子のやりとり

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2026-06-05 沖縄科学技術大学院大学

沖縄科学技術大学院大学(OIST)、オックスフォード大学、バルセロナ・スーパーコンピューティング・センターなどの国際研究チームは、真核生物において菌類のような「浸透栄養(周囲に溶けた栄養を吸収する生活様式)」が繰り返し進化した背景に、水平遺伝子伝播(HGT)が重要な役割を果たしたことを明らかにした。研究では、菌類、擬菌類、ラビリンチュラ類、テレトスポレアという独立に浸透栄養へ適応した4系統のゲノムを比較解析した。その結果、これらの系統は約7.2億~10億年前に出現し、栄養吸収、イオン調節、代謝に関わる共通遺伝子群を共有していることが判明した。さらに数百の遺伝子系統樹解析から166件の水平遺伝子伝播事例が検出され、その多くが代謝関連遺伝子であった。特に菌類と擬菌類、ラビリンチュラ類とテレトスポレアの間で頻繁な遺伝子移動が確認された。本研究は、真核生物でも系統を越えた遺伝子交換が進化を促進し、新たな生存戦略の獲得に寄与したことを示し、生物進化の理解に新たな視点を提供する成果である。

真核生物の進化を支えた種間での遺伝子のやりとり
この棒グラフは、浸透栄養グループの各ペアごとに検出された水平遺伝子伝播の件数を示している。一部の事例では、どちらの系統からどちらへ遺伝子が移動したのかについて不確実性が残っている。© Ocaña-Pallarès et al. Signatures of gene transfer in the parallel evolution of osmotrophic specialization in eukaryotes. Nat Ecol Evol (2026). https://doi.org/10.1038/s41559-026-03054-w

<関連情報>

真核生物における浸透栄養性特殊化の並行進化における遺伝子伝達の痕跡 Signatures of gene transfer in the parallel evolution of osmotrophic specialization in eukaryotes

Eduard Ocaña-Pallarès,Thomas A. Richards,Toni Gabaldón & Gergely J. Szöllősi
Nature Ecology & Evolution  Published:25 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41559-026-03054-w

Abstract

Recurrent transitions in feeding strategies have shaped the eukaryotic tree of life, as unrelated groups independently evolved similar solutions to common ecological challenges. One of the most interesting yet poorly studied of these shifts is the transition towards osmotrophy. We reconstructed the evolution of four eukaryotic groups that specialized in osmotrophy through convergent evolution. Here we show that these groups arose most likely during the Tonian period (1,000–720 million years ago) or slightly before, and possess a genetic toolkit enriched in shared metabolic functions. We report signatures that are compatible with horizontal gene transfer encompassing at least 20% of this toolkit. Phylogenetic reconciliation analyses show that this fraction of the toolkit ranks in the upper percentiles for inferred horizontal gene transfers, particularly in the period in which the osmotrophic groups originated. Moreover, analyses of the total gene content using supervised phylogenetic screening identified 166 gene tree topologies that are supportive of transfer events involving distantly related eukaryotic osmotrophs. These data include transfer highways between Fungi and Pseudofungi and between Labyrinthulea and Teretosporea. Our work thus unravels the evolutionary history of four independent transitions towards specialization in osmotrophy within the eukaryotes, supporting a role of gene transfer in the evolution of these groups.

細胞遺伝子工学
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