フランシス・クリック研究所の研究者たちは、遺伝子制御ネットワーク（GRN）が新しい発生パターンをどのように進化させるかについての理解を深める重要な発見をしました。ゼナ・ハジヴァシリウ博士率いるチームによるこの研究成果は、学術誌『PRX Life』に発表されました。
生命の驚くべき多様性は、発生過程における遺伝子ネットワークの巧妙な再編成によって生み出されています。細胞が体のどの部分でどのような役割を果たすべきかを指示するこれらのネットワークは、生物の形態や模様を決定する上で中心的な役割を果たしています。しかし、これらのネットワークがどのように進化し、新しいパターンを生み出すのかという問いは、長年生物学者たちの探求の対象となってきました。
ハジヴァシリウ博士の研究チームは、この謎に迫るため、ハリー・ブース博士と共に、遺伝子ネットワークの進化をシミュレーションするコンピューターモデルを開発しました。10万回を超えるシミュレーションを実行することで、進化が新しいパターンを探索する際にどのような傾向を示すのか、統計的な洞察を得ることができました。このアプローチは、実際の発生過程で観察することが極めて困難な、進化の長期的な軌跡を解明する上で画期的なものです。
研究によると、既存のパターンを微調整するような軽微な遺伝子の変異は比較的容易に起こりますが、例えばチョウの翅に現れる眼状紋のような全く新しい特徴を生み出すような大きな革新には、遺伝子ネットワークの構造に根本的な変化、すなわち複数の変異が同時に起こることが必要であることが示唆されています。これは、進化の過程で「微調整」と「真の革新」とでは、必要な遺伝子レベルの操作が異なることを示しています。
この研究は、進化の予測可能性という古くからの問いにも光を当てています。進化生物学者のスティーブン・ジェイ・グールドが提起した「生命のテープを巻き戻したら、同じ多様性が生まれるか？」という思考実験のように、進化の道筋は偶然の出来事に大きく左右されると考えられてきました。しかし、今回の研究は、特定の遺伝子ネットワークの構造や過去の変異の履歴が、その後の進化の方向性を大きく左右し、ある程度の予測可能性をもたらす可能性を示唆しています。これは、遺伝子ネットワークのアーキテクチャが進化の「歴史」を刻み込み、その後の展開に影響を与えることを意味します。
この発見は、生物の形態形成のメカニズムを理解する上で貴重な知見を提供するだけでなく、生命の驚異的な多様性がどのようにして生まれ、進化してきたのかという根源的な問いに対する理解を深めるものです。遺伝子ネットワークの進化を解明することは、生命の設計図の秘密に迫り、その複雑さと適応性をより深く理解するための鍵となります。