遺伝子の水平伝播

子どもの頃、隣の席の友達とノートを見せ合って宿題の答えを写した経験はありませんか？ 人間や動物などの生物は、ふつう親の遺伝子を子へと「縦」の方向に受け継いでいきます。これを垂直伝播と呼びます。

ところが、微生物の世界ではまったく違うことが起きています。隣にいる別の細菌へ、自分の遺伝子の一部をすっと手渡すことができるのです。それも血縁関係どころか、まったく異なる種類の細菌同士でさえ、こうしたやり取りが行われます。

親子関係ではないのに隣り合う個体同士で「横」に遺伝子を受け渡すことから、「水平伝播」という名前がつきました。このおかげで微生物は、何世代にもわたって突然変異が積み重なるのを待つことなく、新しい能力を一瞬で手に入れることができるのです。

病院で使われる抗生物質（抗菌薬）は、細菌を攻撃して退治する薬です。ここで、ある細菌が抗生物質を分解する酵素の遺伝子を、「プラスミド」と呼ばれる小さな環状DNAの中に持っているとしましょう。

通常の進化なら、この細菌が繁殖して子孫を増やすことで耐性が広まります。しかしプラスミドは、「接合」という仕組みを使って、コピーを作って橋を渡し、隣の細菌へと直接受け渡すことができるのです。薬剤耐性とは、人間の体が薬に慣れてしまうことではなく、細菌の側で起こる変化です。細菌が抗生物質を分解する設計図を隣の仲間にコピーして配ることで、薬に出会ったことすらない細菌までもが、突然薬に耐性を持つようになります。

水平伝播のおかげで、耐性遺伝子は種の壁を越えてあっという間に広がります。そして抗生物質が使われる環境では、薬に耐える細菌だけが生き残ってどんどん増えていきます。さまざまな薬が効かない「スーパー耐性菌」が急速に現れるのも、まさにこれが理由です。

もう少し正確に言うと、遺伝子の水平伝播はプラスミドを受け渡す「接合」だけではありません。細菌が死んだときに周囲にばらまかれたDNAの破片を別の細菌が取り込んだり、ウイルスが細菌に感染する過程で前の宿主のDNAを別の細菌へと運んでしまったりすることもあります。

かつて科学者たちは、すべての生物が一本の木の幹から枝分かれするように進化したと考えていました。枝が上へ上へと伸びるように、遺伝子は世代を越えて縦方向にのみ受け継がれるという「系統樹（生命の樹）」を描いたのです。

しかし水平伝播の存在が明らかになるにつれ、特に微生物の進化の歴史は、枝同士が複雑に絡み合った巨大な「生命の網（ネット）」に近いという見方が有力になってきました。もちろん、動植物のような多細胞生物の系統は現在も樹木モデルでよく説明できるという見解もあり、議論は続いています。それでも、人間を含む複雑な多細胞生物のゲノムの中にも、太古の昔にウイルスや細菌から飛び込んできた外来遺伝子の痕跡がはっきりと刻まれています。