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ミニ講義 ― 首都大学東京の「学び」を体験!
田村 浩一郎 教授

田村 浩一郎 教授
H30再編後の所属
理学部 生命科学科
田村 浩一郎 教授 【教員紹介】
キーワード:
遺伝子, 進化, バイオインフォマティクス

恐竜はどんな生き物だったのか? ゲノム解析で謎を解く!

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滅亡した生物の情報にもアプローチできる

過去に存在した生き物について調べるには、発掘された化石からしかアプローチできないわけではありません。鍵を握っているのは、生物の設計図である「ゲノム」です。例えば恐竜のゲノムを直接調べられなくても、恐竜の子孫と考えられている生物種のゲノムから恐竜がどのような遺伝子を持っていたのか、高い確率で推定できるようになってきました。生命の誕生以来、途切れることなく伝え続けられてきたゲノムを解析すれば、ゲノムの変化によって生物がどのように進化を遂げてきたのかを垣間見ることができます。

生物学+情報学=バイオインフォマティクス

ゲノムの遺伝情報は、構成するDNAのA(アデニン)、 T(チミン)、 C(シトシン)、 G(グアニン)という4種類の塩基の並び順(塩基配列)によって決まります。塩基配列が、生物の進化過程でどう変わってきたのかを解析することを分子系統解析と呼びます。大量の配列データの解析が可能になった現代では、その解析方法の理論的研究も重要で、また解析のためのコンピュータソフトウェアの開発も盛んです。このようにバイオ(生物学)とインフォマティクス(情報学)を合わせた研究分野を「バイオインフォマティクス」と呼びます。現代の生命科学にはなくてはならない重要な分野です。

エンドレスな研究だから夢がある!

系統樹を推定して生命システムの進化を解析することは、新たに生じた病気の原因となっているウイルスや病原菌がどのように発生したかを調べるときにも役立ちます。大量のゲノム情報をどう解析し、生命システムの進化を系統樹として表現していくかは、世界中で研究者たちが取り組んでいる大きな課題です。これは、膨大なデータ処理の精度と計算効率を高め、いかに正しい情報を引き出すかというエンドレスな研究です。
従来は生物学と情報学それぞれのエキスパートが共同して取り組んできましたが、これからは両学問を融合させたバイオインフォマティクスを最初から専門に志すことが必要になるでしょう。

熱帯のショウジョウバエが日本に分布拡大、遺伝子に変化はあるのか?

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ゲノム・遺伝子から生物進化を探る「進化遺伝学」

人間は大昔から今の姿であったわけではなく、長い時間の中でだんだん変化してきました。生き物の個々の性質や形を決めているのは遺伝子で、すべての遺伝子を合わせて「ゲノム」と言います。
生物の進化を理解するには、さまざまなアプローチがありますが、遺伝子やゲノムがどのように変わってきたかによって、生物がどのように進化したかを遺伝的側面から解析する学問を「進化遺伝学」と呼びます。ゲノムは「生物の設計図」なので、その設計図の変化から生物の進化を明らかにするのです。

寒さに強いアカショウジョウバエ

ショウジョウバエは、普段の生活でよく目にする生物ですが、日本には形や大きさ、色、模様などさまざまな特徴によって300種近い種が記載されています。その中で、アカショウジョウバエはもともと東南アジアの熱帯に生息していた種ですが、1980年代中頃、関西で生息が確認され、今では名古屋市内でも普通に見ることができます。
日本は熱帯と比べて気温が低いので、アカショウジョウバエが生息できるようになった背景には、低温に強くなるための何らかの遺伝的変化があったものと考えられます。実際に熱帯地域と日本で採集したアカショウジョウバエの低温耐性を比べると、明らかに日本産の方が寒さに強いという結果が出ています。

遺伝子に何が起きているのか?

アカショウジョウバエは、1978年の調査では九州以北では全く見つかっていないので、わずか10年ほどの間に生息域を拡大したことになります。生物の進化は長い時間をかけてゆっくり変化していく、というのが一般的ですが、わずか数年のうちに変化が見られることもあるのです。
生物が突然、分布を一気に広げる現象はときどき見られ、例えば、日本でも発見され大きなニュースとなったヒアリも、アメリカではどんどん生息地域を北上させました。このような速いスピードで進化が起きる現象に注目し、進化の原因となっている遺伝子やゲノムの変化を突き止めるのも進化遺伝学の研究の一つです。

高校生・受験生の皆さんへのメッセージ

「この学部なら就職に有利」だからといった考えで進路を決めても、残念ながら学問や研究は成就しないでしょう。そうではなく、自分は何に興味があるのか、何をやりたいのか、何に向いているのか、自問自答を繰り返して、進学先を決めてほしいと思います。自分自身の意思で選択し取り組んだことは、一生の糧になります。
学生時代は何を始めるにも適した時期です。私自身も大学時代に出合った研究が、その後の人生を決めてくれました。あなたも、ぜひ若いうちに自分のやりたいことを見つけ、目標に向かって邁進(まいしん)してください。


夢ナビ編集部監修

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