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オニオンテストは、ジャンクDNAの機能的役割に関する議論の妥当性を評価する方法である。これは、真核生物の 非コードDNAの大部分が機能的であると仮定した場合に生じるパラドックスと、その仮定と種間のゲノムサイズの多様性を調和させることの難しさに関連している。 [1]「オニオンテスト」という用語は、ジャンクDNAに関する議論を明確にするために、T.ライアングレゴリーのブログ投稿で非公式に提案された[2]。この用語は、新聞やオンラインメディア、[3] [4]科学雑誌の記事、[5] [6] [7] [8]教科書で言及されている。[9]このテストは次のように定義される。
タマネギテストは、ジャンク DNA の普遍的な機能を思いついたと考えている人にとって、単純な現実確認テストです。提案する機能が何であれ、自分自身に次の質問をしてください。タマネギがこの機能を果たすために、人間の約 5 倍の非コード DNA を必要とする理由を説明できますか?
タマネギとその近縁種は、倍数性を変えずにゲノムサイズが大きく異なり[10]、これはゲノム拡大ジャンクDNAを観察する上で非常に貴重な情報源となります。タマネギ（ Allium cepa）は二倍体生物で、半数体ゲノムサイズは15.9 Gbであるため[10] 、ヒトゲノム（3.2 Gb）の4.9倍のDNAを持っています。Allium属の他の種は、倍数性を変えずにDNA含有量が大きく異なります。例えば、 Allium schoenoprasum（チャイブ）の半数体ゲノムサイズは7.5 Gbで、タマネギの半分以下ですが、Allium ursinum（野生ニンニク）の半数体ゲノムサイズは30.9 Gbで、タマネギのほぼ2倍（1.94倍）、チャイブの4倍以上（4.1倍）です。アリウム属の近縁種間のこの極端なサイズの違いは、元々定義された拡張タマネギテストの根拠の一部でもある。[2]
さらに、タマネギが何らかの点で特別だと考えているなら、アリウム属のゲノムサイズが 7 pg から 31.5 pg の範囲にあることを考えてみてください。では、なぜA. altyncolicum はA. ursinumの 5 分の 1 の調節、構造維持、変異原に対する保護、または [好ましい普遍的な機能を挿入] で済むのでしょうか。
C値のパラドックス
一部の研究者は、タマネギテストはC値パラドックスを含むより広範な問題に関連しており、ゲノムサイズが生物の生理機能に関係しないという推定を正当化できる場合にのみ有効であると主張している。[11]ラリー・モランによると、タマネギテストはジャンクDNAの議論ではなく、非コードDNAの機能的説明の可能性を評価するアプローチです。彼によると、このテストは、なぜアリウム属の種が人間よりもはるかに多くの提案された機能を必要とするのか、そしてなぜ他の近縁のアリウム属の種よりもはるかに多くの（または少ない）機能を必要とするのかを問うものであり、生物自体のゲノムサイズ（C値）のばらつきには対処していない。[12]
回答
キリスト教創造論者のジョナサン・マクラッチー によると、タマネギテストは、ゲノムサイズが生物の生理機能に関係しないという推定を正当化できる場合にのみ有効です。反復DNAの長い配列は生物に非常に関連しており、生物の転写遅延や発達タイミングメカニズムに寄与する可能性があります。さらに、植物や原生動物などの単細胞真核生物ではゲノムサイズと細胞容積の間に正の相関関係があり、したがってDNAの量が多いほど、これらの細胞の骨格と核の容積に寄与することで選択的優位性が得られると主張しています。 [11]マクラッチーの投稿で実際に取り上げられたラリー・モランは、次のように返信しています。[13]
[タマネギテストは] 大量の非コード DNA の機能に関する仮説を検証するための思考実験として設計されています。ヒトゲノムの大部分に機能がある理由を説明できると思うなら、それがタマネギのゲノムにどのように当てはまるかを説明する必要があります。ライアン グレゴリーは、いわゆる説明のほとんどが、タマネギの種のゲノム サイズを説明するために使用しようとすると、非常にばかげているように見えることを知っていました。
ユアン・バーニー（当時のENCODEプロジェクトの責任者）は、この違いは倍数性の結果であり[ 14] [15] [より良い情報源が必要]、したがって人間の議論とは関係がないと説明した。
（タマネギなど）倍数性と反復を「狂わせる」（悪いpiRNAなど）ということは、ゲノムが非常に大きくなる可能性があることを意味します。
同様の主張は、ENCODEプロジェクトの主な発見に異議を唱える議論に対して同プロジェクトを擁護する記事の中でジョン・マティック によってなされた。 [16]
この問題に関係するもう 1 つの実質的な議論は、Graur らの論文の冒頭の引用文で言及され、Doolittle によってより明確に論じられている、いわゆる「C 値の謎」である。これは、一部の生物 (一部のアメーバ、タマネギ、一部の節足動物、両生類など) は細胞あたりの DNA が人間よりもはるかに多いが、発達的または認知的に複雑になることはあり得ないという事実を指し、真核生物のゲノムはさまざまな量の不必要な荷物を運ぶことができ、実際に運んでいることを示唆している。そうかもしれないが、人間の場合のそのような荷物の程度は不明である。ただし、データが利用可能な場合、これらの上方例外は、遺伝的複雑性の絶対的な増加ではなく、倍数性および/またはさまざまなトランスポゾン負荷 (生物学的関連性は不明) によるものと思われる。さらに、タンパク質をコードしない遺伝子間 DNA とイントロン DNA の量は、発達の複雑性とともに概ね一貫して増加しているが、この関係は何も証明するものではなく、下方例外によってのみ反証できる関連性を示唆しているが、そのような例外は知られていない。
フリーリングらは、C値パラドックスを説明し、オニオンテストに合格すると思われるゲノムバランス仮説を提唱した。[17]
参考文献
- ^ Palazzo, Alexander F.; Gregory, T. Ryan (2014 年 5 月 8 日). Akey, Joshua M. (ed.). "The Case for Junk DNA". PLOS Genetics . 10 (5): e1004351. doi : 10.1371/journal.pgen.1004351 . ISSN 1553-7404. PMC 4014423. PMID 24809441. 要約
すると、真核生物の非コード DNA の大部分が機能的であるという考えは、いくつかの近縁の分類群を含む種間で観察されるゲノムサイズの大きな多様性と調和させることが非常に困難です。タマネギテストは、ゲノム生物学者の間で何十年もの間よく知られているこの問題を単に言い換えただけです。
- ^ ab 「タマネギテスト。« Genomicron」www.genomicron.evolverzone.com 2007年4月25日2019年2月13日閲覧。
- ^ Moran, Laurence A. (2011年10月12日). 「Sandwalk: A Twofer」. Sandwalk . 2019年2月13日閲覧。
- ^ カール・ジマー（2015年3月8日）。「私たちのDNAのほとんどはゴミなのか？」ニューヨークタイムズマガジン。
- ^ Palazzo, Alexander F.; Gregory, T. Ryan (2014年5月8日). Akey, Joshua M. (編). 「ジャンクDNAのケース」. PLOS Genetics . 10 (5): e1004351. doi : 10.1371/journal.pgen.1004351 . ISSN 1553-7404. PMC 4014423. PMID 24809441 .
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- ^ ab 「なぜ『タマネギテスト』は『ジャンクDNA』の議論として失敗するのか」。Evolution News。2011年11月2日。 2019年2月12日閲覧。
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- ^ Mattick, John S.; Dinger, Marcel E. (2013年7月15日). 「ヒトゲノムの機能の範囲」. The HUGO Journal . 7 (1): 2. doi : 10.1186/1877-6566-7-2 . ISSN 1877-6566. PMC 4685169 .
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