「DNAのない「発電所

May 27, 2019 渦鞭毛藻類の藻類は、その遺伝物質を珍しい方法で組織化している

ほとんどの生物の細胞には、エネルギー生産を担う特別な構造がある。このミトコンドリアは通常、核内のゲノムの他に、独自のゲノムを持つ。今回、アルフレッド・ヴェゲナー研究所（AWI）のウーヴェ・ジョン博士らは、単細胞の寄生虫の中に、これまでにない例外を発見した。

渦鞭毛藻のミトコンドリアは、それ自身の遺伝物質がなくても正常に機能しているようだ。

渦鞭毛藻は海のプランクトンの大部分を占めている。約2,000種のうち約半数は植物のように光合成を行うが、他の種は捕食生活を送ったり、提供されるものによって異なる食餌を切り替えたりする。そして最後に、この多彩な藻類グループには寄生虫もいる。

研究者たちは、アレキサンドリウム属の他の渦鞭毛藻の細胞内に研究対象を発見した。

研究者たちは、アレキサンドリウム属の他の渦鞭毛藻の細胞内に研究対象を発見した。これらの単細胞生物の絨毯全体が水中を漂い、人間にとっても危険な神経毒サキシトキシンを生成することがある。しかし、このような藻の大量発生を食い止める寄生虫がいる。

「これらの単細胞生物は宿主を見つけるまで、いわゆる恐胞子として水中を泳ぎます」とウーヴェ・ジョンは説明する。
「これらの単細胞生物は、宿主を見つけるまで、いわゆる恐胞子として水中を泳ぐ。どんどん大きくなり、多くの細胞核を持つステージを形成する。ミミズのように、ついには死んだ宿主から這い出し、200から400の新しい恐竜の棘に分裂する。

研究チームは、約1億塩基対からなるGiftalgen conquerorのゲノムを解読した。渦鞭毛藻としては非常に少ない。寄生虫のゲノムが少ないのは、特別なことではない。渦鞭毛藻の多くは、生存に必要な代謝産物を自分では生産せず、宿主を利用している。そのため、宿主に依存しているが、多くの遺伝子がなくても生きていける。しかし、アメーバ・セラティイはこの道をたどらなかった。「この種では、ほとんどすべての代謝プロセスが働いているので、自力で対処できるはずです」とウーヴェ・ジョンは言う。

この種のゲノムは、細胞核の外側にある部分で特に小さくなっている。植物や藻類では、DNAはミトコンドリアだけでなく、光合成に必要なプラスチドにも存在する。渦鞭毛藻類のゲノムは一般的に非常に小さく、わずか14個の遺伝子から構成されている。

さらに目を見張るのは、この寄生虫がミトコンドリアに課している緊縮プログラムである。ミトコンドリアのDNAには、まだ3つの遺伝子が残っている。アメーバ・セラティイはミトコンドリアゲノム全体を保存しているらしい。綿密な探索作業にもかかわらず、研究チームはその痕跡を発見できなかった。2つの遺伝子は明らかに消滅し、3つ目の遺伝子であるシトクロムcオキシダーゼ1（COX1またはCOI）は核の中に移動してしまった。「

寄生虫が素早く新しい恐竜の胞子をたくさん作らなければならない場合、この緊縮財政は便利かもしれない。「核を経由してすべてのプロセスを制御する方が効果的かもしれません」とウーヴェ・ジョンは言う。「宿主のリソースを可能な限り有効に使うことができるのです」。しかし、エネルギー供給が途絶えては元も子もない。しかし、その危険はなさそうだ：ミトコンドリアはすべての生活段階でよく働き、宿主探索中の恐竜が素早く泳ぐことさえ可能にしている。「これらの寄生虫は、おそらくエネルギーを生み出す独自の方法を見つけたのでしょう」とウーヴェ・ジョンは言う。「

研究者たちは、これらの発見が渦鞭毛藻とその近縁種全体の進化をよりよく理解するのに役立つことを期待している。また、これらの藻類の近縁には、他の寄生虫やマラリアなどの病気の原因物質も含まれているので、それも興味深い。さらに、ミトコンドリアとプラスティドの歴史についても新たな知見が得られるかもしれない。両者はもともと独立した生物で、太古の昔から他の単細胞生物に飲み込まれ、いわゆる内共生生物としてその中で生き続けてきた。時が経つにつれて、それらは遺伝物質を縮小し、単独ではもはや生存できない細胞のサービスプロバイダーとなった。しかし、この進化はアメーバ・セラティイを極限まで進化させ、その内部共生生物から遺伝的自律性の残骸を奪ってしまった。