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過剰な染色体の神秘的な生命の物語: 生物界では染色体はどのように形成されるのか?
さまざまな動物、植物、菌類の野生集団には、通常の核型に加えて、B 染色体 (スーパー染色体としても知られています) も存在します。これらの染色体は種の存続に必須ではなく、一部の個体では完全に欠失しています。したがって、特定の集団には、0、1、2、3 などのバリエーションを示す、異なる数の B 染色体が含まれる可能性があります。これらの B 染色体はマーカー染色体や通常の染色体の余分なコピーとは異なり、その形成と進化は依然として謎のままです。
「過剰染色体は、遺伝的多型の特別なカテゴリーと見なすことができます。さまざまな蓄積メカニズムにより、これらの染色体は通常のメンデルの遺伝の法則に従いません。」
このタイプの染色体の進化的起源はまだ不明ですが、正常な染色体の異色性部分に由来するのではないかと推測されています。次世代遺伝子配列決定を例にとると、ライ麦の B 染色体は実際にはライ麦の A 染色体の融合であることが判明しました。一部のアフリカンシクリッド魚 (Haplochromis latifasciatus) の B 染色体も、正常な A 染色体の組換えに由来することが確認されています。
ほとんどの B 染色体は主にヘテロクロマチン、つまりコーディング機能が限られていますが、トウモロコシの B 染色体のように、かなりの真正染色体セグメントを含むものもあります。さらに、B 染色体の機能には多様性があります。場合によっては、それらは利己的な遺伝要素として機能する可能性がありますが、環境に適応する際にプラスの利点を提供することもあります。たとえば、イギリスのバッタ (Myrmeleotettix maculatus) は、2 種類の構造 B 染色体を持っています。熱帯の乾燥した環境に現れると、その数は大幅に増加しますが、湿潤で寒い環境では比較的まれです。これは、過剰染色体と特定の生息地との相関関係も示しています。
「過剰な染色体が花粉の生殖中に悪影響を及ぼすことが現在知られていますが、特定の環境では有益な効果も一般的です。」
真菌の世界では、染色体の多様性が広範囲に広がっています。同じ種の異なる分離株であっても、異なる染色体数を有することがよくあり、これらの余分な染色体は培養における通常の増殖には必要ありません。したがって、過剰染色体は、特定の環境において選択的利点をもたらす可能性があるため、条件付き不要染色体と呼ばれます。これらの過剰染色体には基本的な成長に必要な遺伝子は含まれていませんが、機能的に何らかの重要性を持っている可能性があります。
「たとえば、エンドウ豆の病原体であるヘマトネクトリア ヘマトコッカの過剰染色体には、その病原性にとって重要な遺伝子が含まれています。」
この過剰染色体の DNA は、植物の免疫系によって分泌される毒素を代謝する酵素群をコードしていることが判明しました。小麦に影響を与える真菌病原体 Zymoseptoria tritici の場合、これは 8 本もの供給染色体を持ち、これは真菌でこれまで観察された中で最も多い過剰染色体数です。
植物界では、B 染色体は遺伝的多様性を反映する重要な要素であり、これらの過剰な染色体は自然に受粉する顕花植物種で一般的に観察されます。 B 染色体は種ごとに異なる形式で存在し、その数は同じ植物グループのメンバー間で異なります。例えば、姉妹種のエジロプス・スペルトイデスとエジロプス・ムティカは、気中組織にB染色体のコピーを持っていますが、根にはこれらの過剰染色体がありません。植物のB染色体は、通常の染色体とは形態構造や大きさが大きく異なり、通常「非相同で最小のA染色体よりも小さい」ものです。
研究の深化に伴い、科学者は B 染色体の形成メカニズムと進化の過程について理解を深めていますが、B 染色体は生物界でどのような役割を果たしているのでしょうか?
