北海道大学の研究グループは、さえずりパターンが異なる近縁種の小鳥2種間の脳内で、遺伝子の読み出し方が異なることを明らかにした。

 小鳥は、生まれながらにもつ遺伝情報によって、種ごとに異なる歌を歌う。しかし、種分化の過程でどのような遺伝情報の変異が起こり、種間で異なる歌を歌うようになったのかは明らかになっていない。

 本研究者らは、近縁種にも関わらずさえずり歌が大きく異なるキンカチョウとカノコスズメを用いて、種特異的な歌パターンが生まれるまでの、遺伝子の読み出し方(遺伝子発現制御)の変異解明を目指して研究を行った。キンカチョウとカノコスズメの脳内で「遺伝子の読み出されている量」を測定し、さらに2種のハイブリッド個体での「キンカチョウ由来の遺伝子座とカノコスズメ由来の遺伝子座の読み出し比」を測定することで、遺伝子の読み出しに関わる変異を見出せるという。

 結果として、さえずり発声に重要な脳部位である歌神経核において、約800個の遺伝子に、読み出しに関わる変異が起こっていることが分かった。これは、脳内で読み出されている遺伝子の約10%にあたり、特に遺伝子の読み出し調節に関わる因子の性質を変える「トランス変異」が、神経機能に関わる遺伝子群に多くの影響を与えていることがわかった。

 また、キンカチョウとカノコスズメの間で異なる読み出し調節に関わる因子として、脳由来神経栄養因子として知られるBDNFを同定した。実際にBDNF作動薬をキンカチョウに投与すると、トランス変異を受けている遺伝子群の読み出し方が変わり、継続投与されたキンカチョウは本来のさえずり歌パターンと異なる異常な歌を歌うようになることが示された。

 本成果は、小鳥の歌に限らず、動物種によって異なる行動がどのように進化してきたのかを明らかにする研究の第一歩ともいうことができる。

論文情報:【PLoS Biology】Transcriptional regulatory divergence underpinning species-specific learned vocalization in songbirds

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