九州大学
京都大学
基础生物学研究所
福井县立大学
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广岛大学
东京理科大学
横滨市立大学

◆发表要点

• 男性荷尔蒙（雄激素）的求爱行为和装饰性外表的性别差异使丰富多彩的繁殖战略成为可能，带来生物多样化的重要原动力。但是，其获得的详细结构还不太清楚。
• 全基因组重复增加到2个的雄激素受体基因，积蓄突变变化的结果，抛弃祖先基因具有的精子形成的工作，并且在2个基因拷贝之间推进其他的工作的分担呈现特殊化。另外，这也暗示了真骨鱼类美丽的长鳍和华丽的交尾舞的进化，带来了多样化和繁荣。
• 由于鱼形态的美丽和行动的多样性和雄激素受体的进化这一关联变得清楚，这有可能与对地球上编织的生命多样美丽之谜的普遍理解和性疾病的发生机制的阐明有关。

　雄性特征性的求爱行动、装饰性的形态、华丽的婚姻色彩的获得进化，被认为是使丰富多彩的繁殖战略成为可能，带来真骨鱼类爆炸性的物种分化和繁荣的重要因素。对于这种进化，预计约3亿年前在真骨鱼类的共同祖先中发生的全基因组重复做出了很大的贡献。全基因组重复对真骨鱼类的美丽和多样化产生了怎样的影响呢？在获得重复基因的新角色和分担角色的道路上留下了很多谜团。
　以九州大学研究生院农学研究院国际农业教育·研究推进中心、农学研究院水族分子发生学研究室的荻野由纪子副教授为中心，京都大学安斋贤特定副教授、基础生物学研究所渡边英治副教授、龟井保博RMC教授、成濑清特任教授、福井县立大学八杉公基副教授、冈山大学理学部附属牛窗临海实验所片山侑骏助教（研究当时）、坂本浩隆副教授、广岛大学荻野肇教授、东京理科大学宫川信一副教授、横滨市立大学佐藤友美教授、井口泰泉特任教授等研究小组，根据在真骨鱼类（注1）的系统中特异性地发生的全基因组重复着眼于将男性荷尔蒙（雄激素）的作用转换为基因表达的雄激素受体基因的拷贝数增加到了2个，关于2个基因拷贝在青鳉鱼（图1）中的作用，使用变异体进行了详细的比较。其结果是，雄激素受体基因将精子形成的作用交给其他基因，在世界上首次明确了对雄性特征性的“形态、体色、繁殖行动”推进角色分担特殊化（图2）。
　在只有一个拷贝雄激素受体基因的哺乳动物等动物中，脑和外生殖器的性分化、维持睾丸功能、精子形成等多方面的作用由一个基因承担。在这种情况下，对某个角色有利的变化不一定对其他角色有利，所以基因功能的变化被强烈抑制（保存性）。在真骨鱼类中，除了复制数增加之外，丧失精子形成的作用也缓和了对雄激素受体基因的进化的抑制，暗示了雄激素受体的作用急速多样化的可能性。
到目前为止，重复的基因群被理解为，在保持祖先作用的同时，通过重新获得或分担作用，建立更复杂的结构。根据这次的发现，大胆地抛弃祖先遗传基因在身体中承担的作用，并且增加复制数推进工作的分担特殊化，得到了带来真骨鱼类多样化和繁荣的美丽的长鳍和华丽的交尾舞。这是第一个详细展示鱼的美丽和行为的多样化与全基因组重复引起的性激素受体基因重复进化的关联性的例子，是探索生物性特征多样化和基因组进化关系的一大步研究。
　本研究成果于2023年3月14日在Nature Communications杂志（Nature Publishing Group、英国）在线公开。

■论文信息
刊登：Nature Communications
题目：Evolutionary differentiation of androgen receptor is responsible for sexual characteristic development in a teleost fish.
作者名：Yukiko Ogino^*, Satoshi Ansai, Eiji Watanabe, Masaki Yasugi, Yukitoshi Katayama, Hirotaka Sakamoto, Keigo Okamoto, Kataaki Okubo, Yasuhiro Yamamoto, Ikuyo Hara, Touko Yamazaki, Ai Kato, Yasuhiro Kamei, Kiyoshi Naruse, Kohei Ohta, Hajime Ogino, Tatsuya Sakamoto, Shinichi Miyagawa, Tomomi Sato, Gen Yamada, Michael E. Baker, Taisen Iguchi
D O I ：10.1038/s41467-023-37026-6

【感谢】
本研究受到了JSPS科研费（P15K07138, JP19K06741, JP20H04928, JP16H06280, JP19H03049, JP22H00386），基础生物学研究所共同利用研究，环境省，阿斯特拉斯病态代谢研究会，内藤纪念科学振兴财团，九州大学「根据女性框架设定的教员采用·培养系统」，「女性研究者培养系统」的补助。

＜详细研究内容＞
通过雄激素受体的重复进化，使“形态和繁殖行为”多样化〜阐明使鱼类雄性的装饰性形态和求爱行为爆炸性进化的起爆剂〜

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