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ジェームズ・アラン・シャピロ（1943年5月18日生まれ）は、アメリカの生物学者で、細菌遺伝学の専門家であり、シカゴ大学生物化学・分子生物学部の名誉教授である。[ 4 ]
シャピロは1964年にハーバード大学で英文学の学士号を取得した。[ 1 ] [ 5 ]その後、上級生の時に受講した遺伝学の授業に触発され、 [ 6 ]英文学から科学へと転向した。1964年から1967年までケンブリッジ大学コーパス・クリスティ・カレッジで大学院研究のためのマーシャル奨学金を授与され、最終年はウィリアム・ヘイズの指導の下、ハマースミス病院で過ごし、1968年に遺伝学の博士号を授与された。彼の博士論文「大腸菌K12のガラクトースオペロンの構造」には、細菌における転移因子の最初の示唆が含まれている。彼は1968年、ジェーン・コフィン・チャイルズ・フェローとしてパリのパスツール研究所のフランソワ・ジャコブの研究室で博士研究員を務めていた際に、この仮説を検証した。
1968年から1970年にかけて、ハーバード大学医学部のジョン・ベックウィズの研究室でアメリカ癌協会の研究員として、彼は同僚たちと共に生体内遺伝子操作を用いて大腸菌のlacオペロンをクローン化し、精製した。
彼は自身の研究の遺伝子工学への応用可能性に悩まされていた。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
彼は1970年から1972年までキューバのハバナ大学生物科学部の客員教授を務めた後、ブランダイス大学でハーリン・ハルバーソンのもとで再び博士研究員として研究を続けた。[ 5 ] 1973年以来、彼はシカゴ大学で微生物学の教授として働いている。
1975年、シャピロはICN- UCLAスクォーバレー細菌プラスミドシンポジウムに出席し、抗生物質耐性トランスポゾンがゲノム上の新しい場所へ移動することについて学んだことで、細菌におけるDNA再構築への関心が高まった。これがきっかけとなり、彼はサンカル・アディヤと故アハメド・ブハリと共同で、 1976年にコールド・スプリング・ハーバー研究所でDNA挿入要素に関する最初の会議を組織した。彼らは数人の同僚しか参加しないだろうと予想していたが、会議にはバーバラ・マクリントックを含む世界中から150人以上の科学者が参加した。マクリントックは1948年にトウモロコシ（スイートコーン）でDNA「制御要素」の転移（水平遺伝子伝達） （ゲノム上の新しい場所への移動）を初めて発見し、その発見により1983年にノーベル賞を受賞した。シャピロとマクリントックは1992年に彼女が亡くなるまで共同研究を続けた。[ 9 ]
彼は時折客員教授も務めており、1994年にはエディンバラ大学でダーウィン賞客員教授を務めたこともある。 [ 10 ]
ハーバード大学でベックウィズと共同研究していたシャピロは、生物から単一の遺伝子を単離した最初のチームの筆頭著者であった。 [ 5 ] [ 11 ] [ 12 ]彼らが単離した遺伝子はlacZで、大腸菌が牛乳中の糖を消化するために使用するβ-ガラクトシダーゼ酵素をコードしている。彼らの技術は、形質導入によって、2つの特殊な形質導入バクテリオファージに挿入された遺伝子の反対方向のコピーをクローン化し、次に2つのファージからの一本鎖DNAを混合して細菌配列のみが二重らせんを形成するようにし、最後にヌクレアーゼを使用して一本鎖ファージ配列を分解して、二本鎖lacZ DNAのみを残すというものであった。[ 13 ]
1979年に米国科学アカデミー紀要に掲載された論文で、シャピロは、Tn3アンピシリン耐性トランスポゾンや転移性バクテリオファージMuなどの転移因子による遺伝子移動の詳細な分子メカニズムとして、複製転移を初めて提唱した。このモデルでは、転移因子の両端が標的部位のDNA配列に共有結合し、転移因子の両端に複製フォークを持つ中間構造（「シャピロ中間体」と呼ばれることもある）を形成するプロセスが関与している。[ 14 ]
他の研究では、シャピロは、細菌が寒天表面で群集を形成して成長する際に空間的に組織化されることを示した。例えば、彼は、時に病原性を持つ細菌であるプロテウス・ミラビリスの各株が、周期的な集団「群れ」移動によって複雑な段々状のリングの独自のパターンを形成する様子を分析した。これは、物理学者の共同研究者であるセルゲイ・エシポフが導き出した数学的規則によって説明できる創発的特性である。シャピロはこれを、狩り、保護構造の構築、胞子の拡散、個々の細菌がより大きな群集の利益のために自己犠牲を払うといった、他の複雑な多細胞行動と関連付けた。[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]この研究に基づいて、シャピロは、協調行動が、あらゆる複雑性のレベルにおける生物学的活動の基本的な組織化概念であると考えている。[ 18 ]
彼は、生物進化の過程で新しさがどのように生み出されるかを説明するために、自然遺伝子工学という用語を提案した。これは一部の人々から批判されており、 [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]シャピロは批判者から提起された点に答えている。[ 23 ]
シャピロは、自然界で起こる多くのゲノム変化は、過去数十年にわたって開発された遺伝子工学技術を用いて科学者が意図的に行うものと同様の分子DNA再編成によって機能すると主張している。例えば、転移因子が増幅され、ゲノム内の異なる場所に移動することがある。これらのDNA変化は、花の発達、脊椎動物の体構造、胎生生殖、様々な哺乳類の神経系の発達など、菌類、珪藻類、植物、動物における幅広い複雑な形質を実行するための分散型ゲノムネットワークをもたらすことがわかっている。[ 24 ]
シャピロとデニス・ノーブルは2014年に進化の第三の道（TWE）プロジェクトを設立した。TWEは「統合的総合説」とも呼ばれ、拡張進化総合説と多くの類似点があるが、その主張はより過激である。[ 25 ] TWEは、創造論と現代総合説に対する中道的な「第三の道」代替案を提供する研究者グループで構成されている。TWEは、現代総合説がまったく新しい進化の枠組みに置き換えられると予測している。[ 25 ] 2023年現在、進化生物学者のごく少数派のみがTWEを支持しており、TWEは「周縁運動」と評されている。[ 25 ]
シャピロは1963年にファイ・ベータ・カッパに選出され[ 26 ]、1964年から1966年までマーシャル奨学生であった[ 1 ]。 1993年にはエディンバラ大学のダーウィン賞客員教授に選ばれた[ 2 ]。1994年には「細菌の遺伝学と成長、特に可動遺伝因子の作用と細菌コロニーの形成に関する革新的で創造的な解釈」により、アメリカ科学振興協会のフェローに選出された[ 3 ] [ 27 ] 。また、2001年にはマーシャル奨学金プログラムへの貢献により、大英帝国勲章の名誉オフィサーに任命された[ 2 ] 。 2014年には、第3回「ノーベル賞受賞者 - ロバート・G・エドワーズ」講演者に選ばれた[ 28 ]。
シャピロは『Mobile Genetic Elements』（Academic Press、1983年）と、マーティン・ドウォーキンとの共著『Bacteria as Multicellular Organisms』 （Oxford University Press、1997年）を編集した。また、 『Evolution: A View from the 21st Century』（FT Press Science、2011年、ISBN 2012）の著者でもある。 978-0-13-278093-3)
2022年、シャピロは『進化：21世紀からの視点』（Cognition Press、ISBN 2022）の大幅に増補改訂された第2版を出版した。 978-1-7374987-0-4)
シャピロ、デニス・ノーブル、ピーター・A・コーニング、アディ・プロス、スチュアート・A・カウフマンは、 2023年に『進化「目的」：生命システムの目的論』を執筆した。[ 29 ]