|
ゲノム情報で昆虫の高次系統関係と分岐年代を解明
2014年11月7日
菅平高原実験センターの町田龍一郎教授と6名の筑波大学関係の研究者、北海道大学大学院農学研究院の吉澤和徳准教授、
横須賀市自然・人文博物館の内舩俊樹学芸員、愛媛大学大学院の福井眞生子助教ほか、世界13カ国・地域、43研究機関の研究者101名が
参加する国際研究プロジェクト「1000種昆虫トランスクリプトーム進化」コンソーシアム ("1K Insect Transcriptome Evolution
(1KITE)" Consortium：以下、1KITE コンソーシアム）（センターHP )
は、昆虫の全分類群をカバーする103種の膨大なゲノムデータに基づき昆虫の目（もく）間の頑健な系統関係の解明に成功、
成果を米国科学雑誌サイエンス（プレスリリース版表紙）に発表しました（Misof et al. (2014) Phylogenomics resolves the timing and pattern of insect evolution.
Science 346 (6210): 763-767. DOI: 10.1126/science.1257570）。
昆虫は地球上で最も多様化した多細胞生物であり、これまでに記載されている全生物種の半数以上、動物種の約75％を
占めています。昆虫がこのような多様化をとげた背景を解明することは、基礎研究としてのみならず、害虫防除や、昆虫の生物資源
としての活用といった応用研究上も重要です。しかし、きわめて古い時代に短期間で多様化をとげた昆虫の系統関係の解明は、形態に
基づく解析や、従来の分子系統学的手法を用いただけでは困難で、未解明の問題を多く残していました。
昆虫は現在、約30の目（もく）とよばれる大きな分類単位から構成されています。１KITEコンソーシアムは、昆虫の全目から103種を
サンプリングし、それらの約1500遺伝子の塩基配列情報を新たに決定しました。この膨大なデータに基づいて昆虫の高次系統関係の解析を
行うと同時に、37の化石情報をあわせて利用することで、重要な進化イベントの年代推定を行いました。また、本研究のもう一つの大きな特徴は、
研究チームが昆虫分類学、比較形態学、比較発生学、古生物学、分子生物学、生物情報学などの専門家から構成され、それぞれの専門知識に基づき、
得られた系統樹をあらゆる観点から検証した点にあります。菅平高原実験センター町田教授の昆虫比較発生学研究室は
１KITEコンソーシアム8コア国際拠点の一つであり、１0名いる日本人メンバーのうち、関谷薫博士（現在、本学研究推進部研究企画課
副主任リサーチ・アドミニストレーター）、清水将太博士（現在、松本秀峰中等教育学校教員）、真下雄太博士（現在、本学菅平高原実験
センター技術補佐員）、中垣裕貴氏、富塚茂和氏、藤田麻里氏（現在、本学生命環境科学研究科生物科学専攻博士後期課程）、
横須賀自然・人文博物館内舩学芸員、愛媛大学福井助教の8名の研究者は、同研究室の所属・出身で、町田教授とともに昆虫比較発生学の立場から
系統樹を厳密に検証しました。
解析の結果、これまで提出された系統仮説よりもはるかに信頼性の高い、昆虫の高次系統樹が構築されました。
その結果、分岐年代の推定も含め、以下のような新事実が明らかとなりました。
１．昆虫の起源：これまで約4億年前とされていた昆虫の起源は約4億8千万年前に遡る。これは、陸上植物の起源（約5億1千万年前）と
きわめて近いことから、昆虫は陸上生態系を作り出した最初の生物群の１つであったことがわかる。
２．有翅昆虫類の起源：これまで約3億5千万年前とされていた昆虫の翅の獲得は、4億年以上前に遡る。これは他の生物が飛翔能力を獲得する
はるか以前にあたる。
３．内顎類の非単系統性：これまで内顎類として一群にまとめられていた原始的な昆虫類（トビムシ目、カマアシムシ目、コムシ目）は、
単系統群ではなかった。
４．多新翅類の単系統性：単系統性が議論されてきたバッタ目、カマキリ目、ゴキブリ目、シロアリ目、ナナフシ目、ハサミムシ目、
カワゲラ目などからなる多新翅類の単系統性が支持された。さらには、系統的位置がこれまで不明だったジュズヒゲムシ目が、新たに多新翅類に
位置づけられた。
５．準新翅類の非単系統性：単系統群であると考えられてきたチャタテムシ目、シラミ目、アザミウマ目、カメムシ目（半翅目）からなる一群が、
単系統群ではなかった。また、チャタテムシ＋シラミの系統は完全変態類に近縁なグループだった。
６．完全変態類の起源：昆虫の中でも最も多様化をとげた完全変態類の起源は、これまでは約3億年前とされていたが、3億5千万年前に遡る。
著名な遺伝学・進化学者であったテオドシウス・ドブジャンスキーが「進化の光に照らさない論考は、生物学ではまったく
意味をなさない」と主張したように、生物の進化的背景は、基礎・応用を問わず、全ての生物学分野にとって最も重要な情報となります。
現在の地球上で最大の多様化をとげた動物グループである昆虫の進化的背景を解明することは、生物多様性の理解のみならず、害虫や生物資源
という観点からも非常に重要です。本研究成果により、新たな観点からの形態学的・分子生物学的研究が促進され、形態進化に関する新事実が
明らかになることが期待されます。1KITE コンソーシアムは、さらに1000種のゲノムの解析とそれに基づく系統関係の解明を進めています。
翅を獲得する以前の原始的な体制（体のつくり）をとどめているイシノミ目
翅を獲得した最初の昆虫に近縁の、最も原始的な有翅昆虫類であるカゲロウ目
|
ニュース