기초 생물학 연구소와 중부 대학의 연구 그룹은 「헤이케보타루」의 게놈의 해독에 성공.또 미국 매사추세츠 공과대학과 공동으로 미국산 반딧불 '포티누스 피라리스'의 게놈도 해독했다.양자의 비교에 의해, 반딧불이 1억 5백만년 이상 전에 빛나는 능력을 획득한 것이 밝혀졌다.
반딧불의 발광은 루시퍼 라제라고 불리는 효소와 루시페린으로 불리는 기질의 반응에 의해 발생한다.이 구조를 사용한 발광 기술은 바이오·의료 분야에서 널리 활용되고 있지만 반딧불이 언제 어떻게 발광 기능을 획득해 진화했는지는 불분명했다.
이번에, 일미 공동 팀은 공통 조상을 가진 헤이케 보탈과 포티누스 피라리스의 게놈을 해독.헤이케보탈의 게놈은 9억 염기쌍, 포티누스의 게놈은 4억 7천만 염기쌍의 DNA로 구성되어, 그 안에 각각 약 1만 5천개의 유전자를 동정했다.
분석 결과, 루시퍼 라제 유전자의 기원은 생물이 보편적으로 가진 "아실 CoA 합성 효소"라는 지방산 대사 효소의 유전자이며,이 유전자가 게놈 상에 연속적으로 차례로 복사되는 "유전자 중복"을 발생 그 중 하나가 돌연변이에 의해 발광 활성을 갖는 루시퍼 라제로 진화 한 것으로 밝혀졌다.또한, 루시퍼 라제는 다시 한번 유전자 중복을 일으켰고, 하나는 반딧불이 성충의 발광 기관이고 다른 하나는 계란과 사나기로 발광하도록 진화했다.두 반딧불은 공통 조상으로부터 1억 5백만년 전(백악기)으로 분기했지만, 이들 유전자 중복은 그 이전에 발생하게 된다.
향후는 루시퍼라제 유전자 이외의 발광을 지지하는 유전자군의 해석이 과제가 된다고 한다.이번에 해독한 게놈 정보 등의 데이터가 그 중요한 기반이 되고, 이들 유전자의 해석이 가속적으로 진행될 것으로 기대된다.
논문 정보:【eLife】Firefly genomes illuminate parallel origins of bioluminescence in beetles
