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【科学ニュース】妊娠損失の主原因は減数分裂の複雑性にあり

ダン・レビティス(Dan Levitis)夫妻は、3人の子どもをもうける前に2度の妊娠損失を経験したことで、妊娠損失がなぜこれほど多いのか、また他の生物も同様な状況に直面することがあるのかを調べようと思い立った。

ウィスコンシン大学マディソン校(UWマディソン)植物学科の研究者であるレビティス氏は、有性生殖において精子と卵子の生産時に行われる減数分裂を“主犯”のひとつと考えた。レビティス氏は減数分裂を、遺伝子を組み直すために染色体をかき混ぜる、細胞の複雑な“ラインダンス”として説明する。この再配置によって、両親とは異なる子どもが生まれ、その子どもには変化を続ける世界で生き残れる能力をそなえている可能性が生じる。

しかし、減数分裂は細胞が経験する最も複雑なプロセスのひとつでもあり、染色体自体がからまってプロセスが立ち行かなくなることがある。レビティス氏はこの複雑さが、健全な子孫を作るときに問題を生じさせるのではないかと考えた。

レビティス氏の研究チームはProceedings of the Royal Society B誌に8月1日付で発表された新しい研究で、減数分裂が子孫の生存に大きな負荷を課していると述べている。これは人間だけでなく、ヤモリやニンニク、サボテンからゴキブリに至るまで、有性生殖を行う生物は同様な代償を払っているという。

この研究では、妊娠損失(流産、死産、子宮外妊娠、奇胎妊娠など)の背景にある基本的な生物学的原因についてより深いコンテキストを提供したうえで、有性生殖の進化上の利点は、減数分裂によって課される厳しい制約を上回るはずだと提示している。

「すでに知られているように、人間の妊娠損失の主な原因は減数分裂から生じる染色体異常だ」と、論文共著者でUWマディソン校の植物学教授のアン・プリングル(Anne Pringle)氏は話す。「しかし、減数分裂が人間以外でも第一の原因なのかどうかは、まったく明らかでなかった」。

この疑問に答えるため、レビティス氏は3通りの生殖様式について子どもの生存率を比較した。両親がそれぞれの遺伝子を提供する有性生殖では、常に減数分裂が必要となる。これに対し、子どもが親のクローンである無性生殖では、通常は比較的容易な細胞のクローニングである単純な有糸分裂が行われ、遺伝子の組み直しは起こらない。ただし、無性生殖で減数分裂を行う場合、そのプロセスは有性生殖よりもずっと複雑になるという。

この3通りの比較から、生殖プロセスが複雑になるほど子どもの生存率が低くなることがわかった。例えば、減数分裂を行う単性生殖のトカゲは、減数分裂を行う有性生殖のトカゲより生存率が低いが、これは単性生殖の減数分裂の方がより複雑なためだと考えられる。マツの木やイトトンボなど、より単純な有糸分裂を行う生物では、より健全な子どもが生まれる。

このパターンは、調査対象となった44種中の42種に当てはまった。「このように広範囲で共通の結果が得られたら、これは怪しい」とレビティス氏は言う。再チェックしても、データから得られる結果は同じだった。減数分裂に関する何か、見たところではその複雑性が、子どもを生存率を下げていると考えられる。

「有性生殖のすべてのプラス項目とマイナス項目で採点表を作れば、有性生殖はこの致命的プロセスを切り離せないという事実は、かなり明らかなデメリットだ」とレビティス氏は述べる。

有性生殖の進化において、この発見は減数分裂というプロセスを経ることのメリットが、採点表のバランスをとるために重要であることを示唆する。有性生殖で両親の遺伝子を混ぜ合わせることは、これまで考えられていたよりも大きなメリットを提供しているのかもしれない。

自然選択ですべての問題を解決できると考えるのは容易であり、またそう考えたいところであるが、現在のような妊娠損失率の高さについては、別のマイナス項目として根本的な制約に直面することがあるとレビティス氏は言う。減数分裂は、そうした乗り越えられない障壁のひとつと思われる。

それでもトレードオフとして、厳しい世界に適応できる遺伝子の新しい組合せを持った真にユニークな子どもが生まれるなら、それは確かに価値あることには違いない。

【情報ソース】

Proceedings of the Royal Society B - Is meiosis a fundamental cause of inviability among sexual and asexual plants and animals?
http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/284/1860/20170939
DOI: 10.1098/rspb.2017.0939

University of Wisconsin-Madison - Pregnancy loss and evolution of sex linked by cellular line dance
http://news.wisc.edu/pregnancy-loss-and-evolution-of-sex-linked-by-cellular-line-dance/

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