JoVE Core
Molecular Biology
Chapter 13: Genomes and Evolution
13.4:
シンテニーとエボリューション
ジョン・H・レンウィックは、1971年に初めて「シンテニー」という用語を作り出しましたが、これは遺伝的に関連していなくても、同じ染色体上に存在する遺伝子を指します。共通の祖先を持つ種は、保存されたシンテニック領域を示す傾向があります。したがって、シンテニーの概念は、今日、種間の進化的関係を説明するために使用されています。
約8000万年前、ヒトとマウスの系統は共通の祖先から分岐しました。進化の過程で、祖先の染色体はいくつかの再配列、破壊、融合イベントを経て、マウスとヒトの染色体に進化しました。例えば、祖先の染色体がヒトやマウスの染色体に進化するまでには、約180回の染色体の切断と再結合のイベントが必要でした。それでも、マウスとヒトの両方の染色体のいくつかの領域は、共通の遺伝子順序またはシンテニーを維持しています。例えば、510,000以上の塩基対のマウス12番染色体は、ヒト14番染色体とシンテニックブロックを共有しています。将来、2つの種の間の進化的距離が増加すると、染色体の切断と再結合のイベントの数が増え、シンテニーは減少します。
シンテニー関係とDNA配列解析に基づいて、科学者たちはすべての霊長類の祖先の核型を予測しました。ヒトとチンパンジー、ゴリラ、その他の現生霊長類などの他の霊長類とのシンテニーは、ヒトの染色体が祖先の染色体からいくつかの染色体切断と再結合の事象によって由来していることを明らかにしています。このような大規模な染色体再配列は、500万年に一度のような珍しいものです。しかし、それらが発生するたびに、新しい種の進化につながる可能性が最も高いです。ヒト染色体と提案された霊長類の祖先の核型との比較は、いくつかの染色体再配列を示しています。例えば、祖先の染色体9と11の融合により、ヒト染色体2が形成されました。または、祖先染色体14と21の相互転座がヒト染色体12と22の進化につながった。
古典的な用語でのシンテニーとは、同じ糸のビーズのように、同じ染色体に存在する遺伝子を指します。
たとえば、1つの染色体に遺伝子A、B、およびCが存在する種Xについて考えてみます。これらの遺伝子は、種Xではシンテニックであると言われています。
次に、別の染色体上に対立遺伝子A1、B1、およびC1を持つ別の種Yについて考えます。これらの遺伝子は、種Yのシンテニックとも言われています。
進化論の観点からは、シンテニーとは、2つ以上の異なる種の染色体上の遺伝子の共局在の現象を指します。
したがって、遺伝子AとA1、BとB1、CとC1は、XとYの2つの種の間のシンテニーを表しています。
さらに、遺伝子A、B、Cなど、2つ以上の種の共通の染色体領域に存在する遺伝子は、保存されたシンテニックセグメントまたは保存されたシンテニックブロックを表しています。
進化の過程で、種はランダムな突然変異を受け、自然淘汰を生き延び、多くの染色体上で保存されたシンテニックブロックを維持しながら、いくつかの系統に進化します。
例えば、約8500万年前、人間とトガリネズミは共通の哺乳類の祖先を共有していました。何百万年も分岐した後でも、ヒトの10番染色体の長腕とトガリネズミの16番染色体に存在するいくつかの遺伝子は、一部の領域で保存されたシンテニーを示しています。
これは、祖先の哺乳類の染色体がトガリネズミの16番染色体に進化し、ヒトの10番染色体の長腕にも進化したことを示しています。
科学者たちは、現生霊長類のシンテニー解析と高解像度DNAデータに基づいて、これらすべての種に共通する祖先の核型を提案しました。
ヒト染色体と祖先染色体に示されている一致する色は、ヒト染色体が進化した保存されたシンテニックブロックと祖先染色体を示しています。
これらの祖先の染色体は、染色体の再配置、融合、または切断を数回繰り返し、今日の霊長類種への多様性と種分化を促進したでしょう。
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