分子進化の収斂は従来考えられていたよりも一般的 (Adaptive Molecular Convergence More Common Than Previously Thought)

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2026-10-15 カリフォルニア大学サンタバーバラ校(UCSB)

カリフォルニア大学サンタバーバラ校などの国際研究チームは、系統的に遠く離れた生物の間でも、自然選択によって同じ遺伝子変化が繰り返し生じる「適応的な分子進化の収斂」が広く起きていることを明らかにした。研究では、クラゲ類を含む刺胞動物の一群である鉢虫・ヒドロ虫などのメドゥーソゾアを対象に、系統発生解析と遺伝子配列の進化解析を実施した。その結果、6億年以上前に分岐した系統間でも、タンパク質を変化させる同一のアミノ酸置換が偶然の一致を超えて繰り返し確認された。一方、眼の獲得やクラゲ型の遊泳段階の喪失など、似た形質を独立に進化させた系統で、分子レベルの収斂が特に多いわけではなかった。収斂した遺伝子変化は、代謝、免疫、異物処理など環境との相互作用に関わる機能に多く見られた。この成果は、進化が分子レベルでは一定の再現性を持つ一方、遺伝子変化と生物の形態・機能との関係は単純ではないことを示している。

<関連情報>

適応的な分子収束は長い時間スケールにわたって広く見られ、表現型の収束とはほぼ切り離されている Adaptive molecular convergence is pervasive across deep time and largely decoupled from phenotypic convergence

Cory A. Berger, Marina I. Stoilova, Rebecca M. Varney, +3 , and Todd H. Oakley
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:July 28, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2616248123

分子進化の収斂は従来考えられていたよりも一般的 (Adaptive Molecular Convergence More Common Than Previously Thought)

Abstract

Reuse of homologous genes during the evolution of similar traits or ecological transitions is often taken as evidence that evolution is repeatable at the molecular level. To study gene reuse, biologists frequently select specific convergent phenotypes and search for signatures of natural selection in genomes associated with those phenotypes. However, the causes and frequency of genome-scale molecular convergence remain unresolved, especially over deep timescales. We use phylotranscriptomics and analyses of sequence evolution to show that adaptive molecular convergence—defined as excess convergence of nonsynonymous substitutions between homologs, consistent with positive selection—is widespread across Medusozoa. Molecular convergence declines slightly over time but persists among lineages separated by over 600 My, consistently exceeding null expectations based on random overlap. Moreover, lineages sharing repeatedly evolved phenotypes (eyes, medusa loss, and upright colonies) do not exhibit elevated molecular convergence relative to other comparisons. Instead, convergence occurs idiosyncratically among species pairs and is broadly concentrated in genes associated with environment-facing functions, including metabolism, immunity, and xenobiotic processing. Our results suggest that selection often drives similar protein substitutions in disparate lineages, but that the selective causes of molecular convergence reflect multifaceted, lineage-specific interactions between organisms and their environments.

細胞遺伝子工学
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