この蝶のハイブリッドは進化の困難を乗り越えて繁栄した

生命は「道を見つける」かもしれないが、生物の進化は整然としたプロセスではない。世代ごとに直線が加えられる整然とした家系図ではなく、現実には新種の誕生ははるかに複雑だ。アマゾンで見つかった蝶の属に関する新たな研究は、こうした進化の系統がいかに複雑であるかを示している。一部の種間の交雑により、親種およびその先祖とは遺伝的に異なる新しい蝶の種が生まれることがある。この研究結果は、4月17日にネイチャー誌に掲載された研究で説明されている。

3番目のハイブリッド

研究チームは、中南米に生息する鮮やかな色のヘリコニウス属の蝶に焦点を当てました。この属は、グループ内の羽の多様性により、蝶の羽の模様がどのように進化したかを研究するための一般的なモデルです。1861 年にチャールズ ダーウィンに宛てた手紙の中で、博物学者ヘンリー ウォルター ベイツは、アマゾンで見つかったヘリコニウス属の蝶を「自然が新しい種を生み出す実験室を垣間見る」と表現しました。

ヘリコニウスの進化をより深く調べるため、この新しい研究チームは全ゲノム配列解析の力を活用しました。すべての生物は、アデニン、チミン、シトシン、グアニンの 4 つのヌクレオチド塩基でできた DNA を持っています。塩基の配列がわかれば、パターンと呼ばれる生物固有の DNA 指紋を特定できます。配列解析によってこれらのパターンが決定され、研究室での全ゲノム配列解析によって、1 つのプロセスでこれらの塩基の順序が決定されます。

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全ゲノム配列解析により、約18万年前にHeliconius melpomen eと今日のHeliconius pardalinus蝶の祖先との間で交雑が起こったことが示された。この交雑により、 Heliconius elevatusと呼ばれる3番目の交雑種が生まれた。交雑種の子孫ではあるものの、 H. elevatusも異なる蝶種であり、独自の特徴を持っている。これには、色のパターン、羽の形、飛行特性、配偶者の選び方などが含まれる。これら3つの異なる種はすべて、現在アマゾンの広い地域を一緒に飛び回っており、交雑種は以前考えられていたように必ずしも不妊ではないというさらなる証拠を示している。

「歴史的に、雑種化は進化においては特に重要ではない悪いものだと考えられてきました」と、研究の共著者でハーバード大学の生物学者ニール・ロッサー氏は声明で述べた。「しかし、ゲノムデータから、種間の雑種化は実際には広範囲に及んでいることが分かりました。過去10年から15年の間に、雑種化と進化の重要性に関してパラダイムシフトが起こりました。」

進化の驚き

研究チームによると、これは種と種分化に対する私たちの見方を変えるかもしれない。科学者は一般的に、雑種化が新しい種の生成を阻害すると信じてきた。雑種生物は不健康または不妊で生まれることが多く、特に2つの異なる性染色体を持って生まれた場合は繁殖できない。ほとんどの種は完全に無傷の密集したユニットではなく、代わりに多くのDNAを交換しており、「かなり漏れやすい」と考えられる。進化している種は実際には絶えず遺伝子を交換しており、それが新しい系統の進化を引き起こす可能性がある。

「通常、種は生殖的に隔離されていると考えられています。生殖的に繁殖力のある雑種を生み出すことはできません」と、研究の共著者でハーバード大学の生物学者ジェームズ・マレット氏は声明で述べた。

これは、ヘリコニウス蝶の場合と異なります。この研究は、雑種化が起こっているだけでなく、それ自体が新しい種の進化を促していることを示しています。種間の雑種化の証拠はあるものの、雑種化が種分化に関係しているかどうかを確認するのは困難でした。

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「問題は、どうすれば2つの種を崩壊させ、その崩壊から3番目の種を生み出すことができるかだ」とマレット氏は語った。

この新しい研究は、進化における交雑と種分化の仕組みを理解するための次のステップを科学者に提供します。また、地球の生物多様性の危機にも役立つ可能性があります。なぜなら、遺伝子レベルで「種」が実際に何を意味するのかという問題を完全に理解することは、保全にとって重要だからです。また、特定の病気の媒介者を理解するのにも役立つ可能性があります。複数の蚊の種がマラリアを媒介します。それらは近縁ですが、ヘリコニウス蝶のようにどのように相互作用し、新しい交雑種を生み出すのかはまだわかっていません。

進化そのものと同様に、この研究分野は、生物学者が種を種たらしめる本当の理由についてさらに学ぶにつれて、解明が進むだけでしょう。