彼らの母親はロシアのチョウザメで、クリーミーな腹、短く丸みを帯びた鼻、緑色のドラゴンのような鱗を持つ大型の肉食動物でした。彼らの父親は、敏感で細長い鼻を持つ滑らかな肌のフィルターフィーダーであるアメリカのパドルフィッシュでした.ハンガリーの研究者が最近その作成を発表して以来、これらの交配種は「スタードルフィッシュ」と呼ばれるようになりましたが、ラバやライガーなどの古典的な交雑種を驚くほどはるかに超えており、その親種は生命の木に密接に並んでいます. Sturddlefish は、異なる分類学的科の合併の結果です。
「まだ迷っています。あごはまだ床についています」と、ルイジアナ州立大学の魚類学者で自然科学博物館の魚の学芸員であるプロサンタ・チャクラバーティは言いました。 「牛とキリンが赤ちゃんを産むようなものです。」その後、彼はすぐに自分自身を修正しました。なぜなら、この 2 匹の反芻動物の血統が分かれたのはほんの数千万年前だからです。パドルフィッシュとチョウザメの進化経路は、1 億 8,400 万年前に分岐しました。それらの魚が繁殖することは、「人間がカモノハシの卵から生まれた場合」に似ていると彼は言いました.
雑種は、種を区別するためのルールに反する奇妙な生き方をしているとして、肩をすくめられることがよくあります。しかし、それらに対する科学的関心は高まり、自然界では新種の出現と絶滅の危機に瀕している種の保護の両方において雑種が重要である可能性があるという証拠が増えています.
新しいスタドルフィッシュは非常に過激であるため、どのような種類のハイブリッドが可能であり、どの種が交配に成功する可能性が最も高いかについての科学者の理解を揺るがしています.新しい魚の研究は、ゲノムがより一般的にどのように機能するかについての深い洞察を提供する態勢を整えている可能性もあります.
キャビアと性決定
これらのチョウザメとパドルフィッシュの交配は意図的ではありませんでしたが、正確には偶然ではありませんでした。実際、それを手配した研究者たちは、ロシアのチョウザメの性がどのように決定されるかについて何かを学ぶことができるように、十字架が失敗することを期待していました.
哺乳類や鳥類では、オスとメスの性別は通常、性特異的染色体上の性特異的遺伝子によって決定されます。しかし、魚の間では何でもありです。ある魚は性染色体を持っていますが、他の魚は環境から性的発達の手がかりを得たり、ある性別から別の性別に移行したりします.チョウザメがどのようにそれを行うのかは誰にもわかりませんが、チョウザメの卵はキャビアとして高く評価されているため、多くの人が知りたがっています (一部の高級キャビアは 1 オンス 180 ドル以上で販売されています)。研究者がロシアのチョウザメのほとんどがメスの群れを養殖する方法を見つけ出すことができれば、野生個体群の乱獲という悪名高い問題を軽減できる可能性があります。
ロシアチョウザメの性別を決定する方法の 1 つは、雌性発生です。これは、卵子と精子が融合する無性生殖の一形態ですが、結果として生じる胚には母親の遺伝子のみが伝達されます。ケンタッキー州立大学の水産養殖生物学者であるケン・セメンスは、「卵子を活性化させたいと考えていますが、男性からの DNA の寄与は望んでいません」と説明しています。雌化は魚の間で自然に起こることもありますが、海洋生物学者や水産養殖業界は、性決定を研究するためのツールとしても使用しています。すべての子孫は本質的に母親の半分のクローンであるため、それらがすべて雌である場合、雌は哺乳類のように、同一の性染色体のペアを持つことによって決定されます。子孫がすべてオスである場合、メスは 2 つの異なる染色体を持つ性別です (鳥の場合)。一部のみが男性である場合は、環境要因も関係しています。
昨年、ハンガリーの漁業・水産養殖研究所で、水産養殖技術者の Jenő Káldy は、魚の生態学者である Attila Mozsár とともに、パンノニア大学の水産養殖遺伝学者 Miklós Bercsényi の指導の下、ロシアのチョウザメの雌性発生を実験していました。そのために、ハンガリーの研究者は、チョウザメの卵を受精させることができない精子を必要としていました.
パドルフィッシュの精子は安全な賭けのように見えました。アメリカ産パドルフィッシュ (Polyodon spathula ) は二倍体で、60 対の染色体を持っていますが、ロシアチョウザメ (Acipenser gueldenstaedtii) ) は 4 倍体で、合計約 250 の染色体が 4 セットあります (染色体は非常に多く、一部は非常に小さいため、確実に数えるのは困難です)。約 2 億年にわたる独立した進化により、2 種の DNA には無数の遺伝子のミスマッチと非互換性が植え付けられたはずです。遺伝子の欠落や追加、遺伝子の再編成や再配置、遺伝子発現の突然変異による微調整に至るまでです。ハイブリッド細胞は、細胞分裂中に染色体を整列させる方法と、どの遺伝子をオンまたはオフにするかを理解するのに苦労することは確実に思われました.
さらに、水産養殖業者はこれまで、パドルフィッシュの精子を使用して他のチョウザメ種の雌性形成を誘発したり、その逆を行ったりしていましたが、これらの実験のいずれも交雑種を生み出したことはありませんでした。ハンガリーのチームは、自分たちの魚が交配できないと確信する十分な理由がありました.
しかし、Káldy と Mozsár が実験の対照として、ロシアのチョウザメの卵を健康なパドルフィッシュの精子にさらしたとき、卵の大部分が生きた雑種の子孫に孵化するのを見て唖然としました。 「彼らは私に電話して、何かがおかしいと言いました。すべてのコントロールが生きているからです」と Bercsényi は回想します。 「私は言った、『ジェネー、あなたは大きな間違いを犯した。実験を繰り返してください。」そして Káldy もそうしましたが、結果は同じでした。
「私たちはハイブリッド化をいじりたくありませんでした」と Mozsár 氏は言います。 「どうにか生きる道を見つけた、ただのネガティブコントロールでした。」
最初、Káldy は稚魚が雑種だとは信じていませんでした。彼らは若い頃は普通のチョウザメのように見えたので、自発的な雌性形成または他の「より合理的な説明」から来た可能性があると彼は言いました。しかし、水産養殖研究所の同僚である Gyöngyvér Fazekas と、セント イストバン大学の水産養殖遺伝学者である Balázs Kovács によるゲノム解析では、チームが実際に 100 を超える雑種を水槽で成長させていることが確認されました。
Bercsényi のチームが Genes の最近の論文で説明したように 、ハイブリッドのいくつかは、各染色体の3つのコピー、各親からの半分のゲノムを持っています.しかし、他の交配種は各染色体の 5 つのコピーを持っています。彼らはどういうわけか、チョウザメの母親の完全なゲノムに相当するものと、パドルフィッシュの父親から半分のゲノムを受け取りました。チョウザメの体は両方の親の特徴を兼ね備えていますが、より多くのチョウザメの DNA を持つものは、より母親のように見えます。
追加の DNA で十分かもしれません
これらの一見不可能なハイブリッドはどのようにして存在するのでしょうか?
Chakrabarty の予感は、その答えは、この魚のグループで発生する進化の速度が比較的遅いことにあるというものです。 Polyodontidae (パドルフィッシュ) と Acipenseridae (チョウザメ) は Acipenseriformes の最後の生きている家族であり、研究は両方が非常に遅い突然変異率を持っていることを示唆しています.それらを分離する独立した進化の永年にもかかわらず、おそらくそれらのゲノムは交配を妨げるほど十分に分岐していません.しかし、これまでのチョウザメとパドルフィッシュの交配の試みがなぜ失敗したのかという疑問が生じます。
Semmens は別の仮説に傾倒している。交配の成功は、ロシアのチョウザメの非常に大きなゲノムに関係しているというものだ。ゲノム学者は、チョウザメの祖先はすべての染色体が 2 倍になり、魚が 4 倍体になるまでは 2 倍体であったと考えています。しかし、ロシアのチョウザメを含む一部の種だけが余分な染色体を保持していました。その結果、ロシアチョウザメのゲノムには、ハイブリッドが両親の DNA のミスマッチを乗り切るのに十分な冗長性と遺伝子変異が含まれている可能性があります。
1980 年代にさかのぼると、Semmens はシャベルチョウザメの精子とパドルフィッシュの卵を組み合わせて、チョウザメを作ろうとしました。卵は成長し始めましたが、その後終了しました。これらの魚種はどちらも二倍体と見なされているため、どちらも四倍体として提供できる「余分な」DNA を持っていませんでした。 「おそらくそれが、彼らのハイブリッドが機能し、私たちのハイブリッドが機能しなかった理由です」と Semmens は考えました。
この謎を解明することで、原始的な魚だけでなく他の動物においても、生殖障壁が遺伝子レベルでどのように機能するかについて多くのことが明らかになるでしょう。 「この種の雑種を研究することは、進化の過程を理解するのに大いに役立ちます。また、遺伝子の機能を研究するための優れたツールも提供します。」たとえば、チョウザメとパドルフィッシュはどちらも、あまり理解されていない非常に小さなミクロ染色体をたくさん持っています。 Chakrabarty は、研究者がミクロ染色体の機能を理解するのにスタドルフィッシュが役立つかどうかを知りたがっています.
Bercsényi のチームは、すぐにこれ以上のイシダイを作る予定はありませんが、日本や他の場所の研究者と協力して研究する予定です。交配種が親魚よりも飼育下でより丈夫であることが証明された場合、またはより多くの卵を産む場合、誰かがより多くのそれらを欲しがる可能性が高くなります.
しかし、現時点では、雑種が卵を産むかどうか、またはそれらの卵が生存できるかどうかは明らかではないと、Bercsényi 氏は警告した.魚類学者は、魚が2歳になる前にオスとメスを区別することさえできません.両方の親種の成熟が遅いことを考えると、Bercsényi は、魚が肥沃であるかどうかがわかるまで、温水 (摂氏 20 度) で魚を育てるのに「最低 3 年」かかると言います。
この記事はに転載されました TheAtlantic.com .
