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生物の生存戦略
われわれ地球生物ファミリーはいかにしてここにかくあるのか

＜性－多様性を生み出す原動力＞

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　基礎生物学研究所　長濱嘉孝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　記事執筆　外川陽菜（東京大学立花ゼミ生）

　動物の生殖には、性(雌雄)が関わる有性生殖と、性の区別のない無性生殖とがある。
　無性生殖でできる次世代の個体たちは、遺伝的に互いにクローンであるため、もし致命的な病気の蔓延や環境の変動が起こった場合、全個体がみな同じように影響を受け、その個体群は全滅する危険性がある。
　一方有性生殖でできた次世代の個体たちは、遺伝的にバラエティーに富むため、病気や環境変動の影響をまともに受けて死ぬ個体もいるなかで、まったく影響を受けずにすむ個体も存在する。つまり、全滅は免れることができる。
　このように、性(sex)は生物の集団に遺伝的多様性を与える事ができる。
　さらにこの遺伝的多様性は、それが発現することで生物集団に、外見でもわかるようなバラエティーを与えることが出来、それが各個体の個性になりうる。

　遺伝的に性が決まる場合には、性染色体上に存在する性を決める遺伝子（性決定遺伝子）に従って生殖腺や脳が性分化を起こす。
　脊椎動物の中でも、哺乳類の性決定遺伝子としてSRY遺伝子（Sex-determining Region on the Y chromosome）が特定されている。このSRY遺伝子は多くの哺乳類で共通の性決定遺伝子である。このSRY遺伝子の有無が様々な遺伝子の発現を引き起こし、生殖腺(精巣・卵巣)が分化するのである。残念ながら、この生殖腺の分化機構(どのように精巣と卵巣に分化していくのか！？)については未だ謎が残っている。

　では一方、哺乳類以外の脊椎動物の性決定機構はどのようなものなのだろうか。多くの爬虫類や一部の魚類の中には、温度や水温、pHなどの環境要因が性を決定する場合がある。哺乳類以外のこれらの脊椎動物についても、ＳＲＹと相同な遺伝子を探す研究なされた。しかし、鳥類・爬虫類・両生類、魚類どの動物でもＳＲＹ遺伝子は見つからなかった。長濱先生は、哺乳類以外の性決定遺伝子の特定のためにメダカを用いた。入手が簡単で一世代が短く、雌雄が肉眼で簡単に識別できるなどの利点のためである。

　2002年に発見されたメダカのＹ染色体上の性決定遺伝子の有力な候補となる遺伝子はＤＭＹ(ＤＭ－domain gene on the Ｙchromosome)と名付けられた。ＤＭＹ遺伝子は哺乳類の性決定遺伝子ＳＲＹとは遺伝子構造が全く異なる遺伝子である。このＤＭＹ遺伝子がメダカの性決定遺伝子として必要十分であることを示すために、以下の①、②の実験が行われた。

　まず　①機能欠失実験：Ｙ染色体上のＤＭＹの機能を失ったＸＹ個体は、機能的な卵巣を持った雌となる。
　→ＤＭＹは正常発生において雄になるために必須の遺伝子であることが分かる。

　つぎに②機能獲得実験：ＸＸ受精卵にＤＭＹ遺伝子を導入すると、性転換して雄となる。
　→ＤＭＹは雄への分化に十分であることが分かる。

　以上の①②より、ＤＭＹはメダカにおける雄への分化に必要十分であることが示され、ＤＭＹは脊椎動物で見つかった２番目の性決定遺伝子となった。

　さらに、代表的な性転換魚(一生の間に1回または複数回、同一個体の性別が切り替わる魚)として、ハワイ産ベラとオキナワベニハゼを例に示す。
　ハワイ産ベラは一生の間に、雌から雄での一方方向の性転換をおこす。大きいメスと小さいメスを同じ水槽に入れておくと、大きいメスはオスへと性転換するのである。水槽内を透明な板で区切り、各区画に大きいメスと小さいメスをそれぞれ泳がせた場合は、通常通り大きいメスがオスへと性転換した。しかし、区切り板を不透明なものに替えると、性転換は起こらなくなった。このことからベラでは、大きいメスがオスに性転換するのに、近くに同種の自分より小さいメスがいることを視覚で認識することが必要とわかる。
　一方、複数回性転換できるオキナワベニハゼは、同一個体に卵巣と精巣両方をもち、そのどちらに生殖腺刺激ホルモンを作用させるかによって雌雄を切り替える。
　オキナワベニハゼも視覚によって自分と相手の体サイズを認識し、雌雄を切り替えていることが分かっている。全長3.74ｃｍのオスと全長3.50ｃｍのオスを同じ水槽内に泳がせておくと、全長3.50ｃｍのオスは性転換し１０日後には産卵する。視覚による体サイズの大小の認識は、かなり微妙な大小の差まで認識可能であることが分かる。

　以上のような内容（脊椎動物における性決定機構と性の可塑性）を当日は動画等を交えてわかりやすく講演していただきます。

【用語解説】

クローン
- ひとつの細胞や生物から、無性生殖的に(細胞分裂を繰り返すことによって)増殖した細胞や生物の集団。または遺伝子組成が互いに完全に均一な、遺伝子・細胞または生物の集団。

遺伝的多様性
- ある生物の群集(個体群)のなかに、様々に変異した遺伝子が含まれていること。
  この多様性により、その生物の集団は簡単に絶滅することなく、また進化を遂げることが可能となっている。
  生態系内、地球全体に多様な種類の生物が生存していることを指す「生物多様性」とはスケールが異なる言葉。

性転換
- 雌雄異体の生物の性が、何らかの原因で逆転する現象。
  雌雄いずれの個体も、本来は雌雄どちらにもなりうる能力を持っていることを示す現象である。とくに体長や水温により性転換を起こす魚類が有名で、これは生殖効率をあげ、より多くの自分の遺伝子を次世代に伝えるために行われている。

生殖腺刺激ホルモン
- 脳下垂体前葉から分泌され、生殖腺に働きかけて性ホルモンの分泌を促す働きを持つホルモン。雄個体中で精細管に働きかけて精子形成を促す「濾胞成熟成熟ホルモン」、排卵後の黄体形成を促す「黄体形成ホルモン」などが知られている。

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