１９９９年Science誌の最終号に、あたかも来たる２１世紀の先駆けとしての使命を背負うかの様に、９００あるマイコプラズマの遺伝子を５００近くに減らしてもなお自律的に生きているMinimal Cellが報告された。

最小ゲノム細胞というと、これこそ最初の生命に近いと勘違いしてしまうが、実際進化可能な最初の細胞が地球上に生まれたときは、決してミニマルではなく、ある程度遊びがあったと考えられる。というのも、ミニマルだと一つの遺伝子に変異が起きてしまうとにっちもさっちも行かなくなり、進化どころか死んでしまうと想像されるからだ。

ところが２３年を経てこの最小ゲノム細胞を研究しているインディアナ大学から、最小ゲノム細胞でもある程度の進化は可能であることが示され、７月５日号の Nature にオンライン掲載された。タイトルはずばり「Evolution of a minimal cell（最小ゲノム細胞の進化）」だ。

研究では、ただただ２０００世代まで細胞を維持し発生してきた集団を、元の細胞と比べ、変異や適応が起こっているかを調べている。もともとマイコプラズマには複製時の信頼性を高める酵素が存在せず、最小ゲノム細胞（MC）だけでなく、元となったマイコプラズマ（OC）も、突然変異の数が普通の細胞より１００倍高い。さらに驚くのはMCでも同じ様に変異は起こっており、一般に考えられている様に変異の許容力が著しく低下するわけではない。

さらに驚くのは、一塩基変異のみならず、挿入や欠損を伴う変異も、OCと同じ程度に起こっており、それでも生きてきている点だ。実際、変異の数や種類で見るとほとんどMCとOCで差はない。唯一あるのは、MCで間違ったウラシルを切り出す酵素を削ってあるので、C：G変異がMC で高い。

ではこれらの変異は、細胞の進化を伴っているのか。ここではストレスを与える選択を行うのではなく、ただ増殖率を１代目と２０００代目で比較している。驚くなかれ、全く同じ培地を用いて培養を続けていても、増殖率が１代目と比べて２倍に上昇している。すなわち、変異が細胞の適応性をさらに高めていることがわかる。

ではどの様な遺伝子の変異が適応力に寄与しているのかを調べるため、アミノ酸配列が変化するさまざまな変異が集中している遺伝子を調べると、１４種類の遺伝子が見つかり、たとえば細胞分裂の場所を示す ftsZC遺伝子変異を１代目の細胞で発生させると、増殖が高まることを明らかにしている。これは、MCでも、まだまだ合理化が可能であることを示している。

アミノ酸変化が起こる遺伝子は、有機合成に関わる酵素、特に脂肪代謝にかかわるものが多く、今後一つ一つ調べられると思う。

これまでの原核細胞進化研究では進化と共に細胞の大きさが上昇することが観察されており、OCでも２０００代を経ると、体積で１０倍になるが、MCではこれは見られない。おそらくゲノムを合理化して、許容力がなくなった結果がこんなところに見られるのだろう。

以上が主な結果で、MCも変異をベースに進化することがわかった。次は遺伝子が複雑化して遊びや許容力が生まれ、進化の質が変化するか検討が続くだろう。２１世紀生まれのMCが今世紀どこまで進化するか、目が離せない。