遺伝子操作で初の「処女懐胎」できるようになったハエが誕生、最初はオスを探すも人生後半に諦めてメスだけで生殖へ

過去には、オスの親の遺伝子をまったく受け継がないマウスやカエルが誕生していますが、これらは卵細胞を操作することにより作られたものです。こうした事例とは異なり、遺伝子操作により単為生殖が可能な能力を与えることで、メスだけで繁殖できるハエを作るのに成功したことが報告されました。

A genetic basis for facultative parthenogenesis in Drosophila: Current Biology
https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.07.006

Scientists discover secret of virgin birth, and switch on the ability in female flies | University of Cambridge
https://www.cam.ac.uk/research/news/scientists-discover-secret-of-virgin-birth-and-switch-on-the-ability-in-female-flies

Scientists Discover The Genetic Switch to Induce 'Virgin Births' in Fruit Flies : ScienceAlert
https://www.sciencealert.com/scientists-discover-the-genetic-switch-to-induce-virgin-births-in-fruit-flies

今回、単為生殖できるハエを作成することに成功したのは、イギリス・ケンブリッジ大学遺伝学部のアレクシス・スパーリング氏らの研究チームです。スパーリング氏は研究のきっかけについて、「ペットのカマキリがメスだけで卵を産んでから、処女懐胎について解き明かしたいと考えていました」と話しました。

処女懐胎のメカニズムについて理解するため、研究チームはまずショウジョウバエの一種であるDrosophila mercatorumの2系統のゲノムの解読を行いました。この種のハエは通常はメスとオスとが交尾することで繁殖しますが、メスのみで単為生殖する系統も存在するため、この2つの系統のゲノムを比較することで単為生殖に関係が深い遺伝子を特定することが可能です。

こうして単為生殖に関する遺伝子を突き止めた研究チームが、次にモデル生物として広く用いられているキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)の遺伝子を操作したところ、ハエは見事に単為生殖する能力を獲得しました。

遺伝子操作されたキイロショウジョウバエのメスは、オスがいれば通常通り交尾をして有性生殖しますが、オスから隔離されると1～2％の割合で単為生殖を行いました。これによって生まれたハエはすべてメスで、親と同じ割合で単為生殖を行って世代を継いでいきました。

スパーリング氏は「私たちは、動物で処女出産が起きるような遺伝子操作ができることを初めて示しました。処女ハエが成体まで発育できる胚を生み出し、その子孫が同じプロセスを繰り返すのを見るのは非常に興奮しました」と話しました。

今回の研究には6年間の歳月が費やされ、実験室内で生まれたハエは22万匹以上に上りました。

スパーリング氏によると、遺伝子操作を受けたハエのメスは生涯の半分に相当する約40日の間オスを待ちましたが、その後諦めて処女懐胎による繁殖を開始したとのこと。本来は有性生殖で繁殖する動物が単為生殖をする理由は解明されていませんが、スパーリング氏は種を存続させるための「最後の手段」ではないかと考えています。

スパーリング氏は目下、農業に悪影響を与える害虫が単為生殖を行うようになる現象についての研究を進めています。「害虫に処女懐胎の淘汰(とうた)圧がかかり続ければ、最終的に処女懐胎のみで繁殖するようになるでしょう。メスはメスしか生まないので、メスの繁殖力は2倍に跳ね上がり、農業にとって大問題になる可能性があります」とスパーリング氏は話しました。