1990 年代、ジョン ハンガーは、オーストラリアのクイーンズランド州にあるテーマ パーク、ドリームワールドでパートタイムの獣医として働いていました。コアラはオーストラリアで崇拝されており、コアラの自然の生息地は国の東部に広がっています。しかし、ドリームワールドのコアラは死にかけていました。彼らの多くは癌、特に白血病とリンパ腫で亡くなっていました。
獣医学の分野では、がんクラスターはしばしば、宿主のゲノムに自身を挿入するタイプのウイルスであるレトロウイルスの徴候です。ハンガーと彼の同僚は、飼育下と野生の両方で合計200匹の動物をテストし、すべての動物が新しいレトロウイルスの兆候を示していることを発見しました.この衝撃的な広がりは、ウイルスがインフルエンザのように動物から動物へ伝染するのではなく、コアラの精子と卵細胞に侵入し、他の遺伝子と同様に親から子へと受け継がれたことを示唆していました.
このようなレトロウイルスの生殖細胞系ゲノムへのジャンプは、進化のタイムスケールでは珍しいことではありません。すべての脊椎動物は、遠い過去からの感染の分子遺物であるレトロウイルス DNA を保有しています。ヒトゲノムは、約 8% のレトロウイルス DNA で構成されています。
しかし、人間や他のほとんどの動物では、ウイルスの DNA が私たちのゲノムに入ったのはずっと昔のことなので、もはや病気にかかることはありません。しかし、コアラでは、ウイルスの統合はごく最近に発生したようであり、おそらく現在も進行中です。これは、ウイルス学において前例のない出来事です。科学者は初めて、プロセスの初期段階を追跡する機会を得ることができます。
レトロウイルスは宿主の進化に大きな影響を与える可能性があるため、科学者はレトロウイルスが宿主のゲノムにどのように組み込まれるかを理解したいと考えています。ウイルス DNA は動物をさらなる感染から守ることができます。これは一種の統合されたウイルス防御システムです。新しいレトロウイルス DNA は、新しい遺伝子を提供することさえできます。実際、そのような DNA は胎盤の形成を助け、哺乳類の出現につながりました.
しかし、ほとんどのレトロウイルス感染はずっと前に起こったため、研究者はレトロウイルスがどのようにして私たちの恒久的な一部になったのかについてほとんど知りません. 「これらの配列がそもそもゲノムに入り込み、遺伝子プールの一部になることを可能にする要因はわかっていません」と、ボストン大学のウイルス学者であるウェルキン・ジョンソンは述べています。ウイルス学者は、クイーンズランド州の病気のコアラで答えを探しています。
病気の蔓延
コアラ レトロ ウイルス (KoRV) がテーマ パークで発見されたのは偶然ではありません。コアラの個体群が病気や生息地の喪失に苦しんでいる国の多くの地域では、それらは保護されており、コアラの病気を研究することは特に困難です.科学者は実験用マウスのようにコアラを扱うことはできず、その影響を直接調査するために故意に KoRV を感染させます。 KoRV に関する研究の多くは、車にひかれたり、犬に襲われたりして動物病院に運ばれた死んだコアラや負傷したコアラを対象に行われています。
そして、爪があります。ノッティンガム大学の獣医であり、クイーンズランド大学の大学院生として KoRV に関する初期の研究の多くを行った Rachael Tarlinton は、次のように述べています。彼女は、運転手が意識不明のコアラを見つけ、車のトランクに入れ、病院に運んだという話をしています。到着すると、ターリントンは動物を車から慎重に引き抜かなければなりませんでした.
ターリントンさんは、南部の野生のコアラを探したときに、KoRV が異常であることに最初に気付きました。ターリントンは、オーストラリアで最も北東にあるクイーンズランド州で検査された動物のほぼ 100% が KoRV を持っていることを知っていました。しかし、オーストラリア南部コアラの歴史は大きく異なります。 19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて、南部の個体群は毛皮目的でほぼ絶滅に追い込まれました。初期の自然保護活動家はコアラを復活させることを目的として、国内の孤立した南の島々にコアラを移植し、そこで繁栄しました。
2006 年に発表された分析では、ターリントンと彼女の同僚は、南オーストラリアの海岸から数マイル離れたカンガルー島で 26 頭のコアラをテストしました。それらのいずれもウイルスの兆候を示していませんでした。一方、クイーンズランド州と南の島々の間のオーストラリアの地域では、コアラの個体数が中程度の KoRV レベルであり、ウイルスが南下していることを示唆しています。
病気の蔓延は、レトロウイルスが移行期の真っ只中にあることを意味し、研究者が野生で研究することができなかったタイプの.レトロウイルスが最初に種に感染すると、動物から動物へと伝染します。レトロウイルスは動物のゲノムに組み込まれることで宿主内で複製し、宿主が震えることを不可能にします。 (時には、その挿入が癌関連遺伝子の引き金となり、レトロウイルスと癌との関連性を説明している.) ウイルスは、生殖細胞 (卵子と精子を作る細胞) のゲノムを破ると「内因性」になり、ウイルスを恒久的なウイルスに変換する.遺伝子プールの一部。生殖細胞は胚を形成できるため、ウイルスは他の遺伝子と同様に子孫に受け継がれます。
研究者は、コアラの精子に KoRV DNA を発見し、ウイルスが実際に生殖細胞系に根付いていることを確認しました。しかし、内因性ウイルスでは珍しいことですが、血流中も循環しています。この組み合わせは、KoRV が依然として動物から動物へと広がっていることを示していると、10 年以上にわたって KoRV を研究してきたクイーンズランド大学のウイルス学者 Paul Young 氏は述べています。 「これまで見たことがありませんでした。」
コアラはこの移行期にあるため、研究者はレトロウイルスの拡散に関する大きな謎の 1 つを明らかにしたいと考えています。宿主集団を完全に殺すことなく、致命的なウイルスが宿主と一体になるにはどうすればよいでしょうか? 「それに答えることができれば、脊椎動物のゲノムの 10% を説明できます」と、ベルリンのライプニッツ動物園野生生物研究所の進化ウイルス学者であるアレックス グリーンウッドは述べています。
グリーンウッドのチームは、ウイルスと格闘しなければならなかった北と南の異なる集団からのウイルスとコアラのシーケンスを比較しました。この情報により、彼らはウイルスがゲノムの一部になるために起こる変化を明らかにしたいと考えています.
もちろん、レトロウイルスが宿主のゲノムに侵入するのは一度だけではありません。北部のコアラはウイルスのコピーを 10 ～ 300 コピー持っており、ウイルスが生殖細胞系に繰り返し侵入したことを示唆しています。今年発表された遺伝子解析によると、最初の感染は 49,000 年前に発生した可能性があります。
グリーンウッドのチームは、10,000 年前のコアラの化石を分析することを計画しています。これにより、最初の感染が種にどのような影響を与えたかがわかります。 「KoRV の実際の年齢がわかれば、博物館の標本と化石を使用して、最初の侵略と相関するコアラの個体数の激減を示す証拠があるかどうかを確認できます」と彼は言いました。
最初の感染がいつ発生したかに関係なく、それ以降の数年間で、KoRV はその効力の一部を失ったようです。最も近縁のテナガザルに感染するレトロウイルスと比較すると、KoRV は病原性を低下させる 2 つの突然変異を獲得しています。 KoRV が他の内因性レトロウイルスの経路をたどる場合、その傾向は続くでしょう。イリノイ大学アーバナ シャンペーン校の遺伝学者 Alfred Roca は、次のように述べています。
長い目で見る
何百万年もの間、レトロウイルスの変化は宿主に利益をもたらすことさえあります.実際、科学者がレトロウイルスに非常に興味を持っている理由の 1 つは、新種の開発を促進する可能性があることです。 「チンパンジーとヒトのゲノムは 96% 同一であるとよく言われますが、私たちのゲノムのレトロウイルス部分ははるかに異なっています」と Greenwood 氏は述べています。 「ゲノムのその部分は非常に興味深いものであり、それを理解しようとすることは非常に重要です。」
レトロウイルスがゲノムに恒久的に定着すると、広範囲にわたる予測不可能な影響を与える可能性があります。ウイルスは遺伝子を活性化する機構を持っており、ウイルスと宿主の両方の DNA に働きかけることができます。また、細胞にはウイルス遺伝子をサイレンシングするメカニズムがあり、宿主の遺伝子も不注意にオフにする可能性があります。時折、ウイルスの成分が宿主の遺伝子を誘発し、がんとして知られる無制御の細胞増殖を促進します。 「ウイルス自体が強力な複製機械であるため、多くの癌が発生します」とヤングは言いました。
約 4000 万年前、私たちの霊長類の祖先は、子孫に多大な影響を与えたレトロウイルスの流行に見舞われました。ウイルスが霊長類の宿主のゲノムに組み込まれると、その遺伝子のほとんどが沈黙しました。しかし、ウイルスが標的細胞に侵入するために使用する遺伝子が 1 つ残っていました。私たちの哺乳類の祖先は、母体と胎児のつながりである胎盤の形成を助けるという新しい目的のために、現在シンシチンとして知られているその遺伝子を取り入れました。驚くべきことに、哺乳類の進化において、異なる動物が異なるレトロウイルスからシンシチンを割り当てて、同様のイベントが独立して複数回発生しました.
「内因性レトロウイルスはゲノムの非常に大きな構成要素であるため、それらがどこから来たのかを理解することは、脊椎動物がどのように進化したかを理解することです」と Johnson 氏は述べています。 「ある意味で、それは過小評価されている遺伝的多様性の源だと思います。」
しかし、コアラにとってそのような潜在的な利益が得られるのは遠い将来のことです。いくつかのコアラのコミュニティは非常に多く、彼らの主な食料源である特定の種のユーカリを危険にさらしていますが、他のコミュニティは、人間開発が彼らの領土に侵入するにつれて苦しんでいます.オーストラリアのコアラにとって、KoRV は困難な未来をさらに悪化させています。
編集者注:この記事は当初、「致命的な伝染病がコアラの DNA に侵入している」という見出しで掲載されました。 「エピデミック」は病気の発生であり、それ自体がゲノムに侵入することはできないという事実を反映するために、3 月 6 日の見出しを変更しました。
