以日本的基礎生物學研究所（NIBB）森田慎一助教、新美輝幸教授和重信秀治教授爲中心，金澤大學和美國蒙大拿大學等參與的國際聯合研究團隊宣佈，破譯了獨角仙（學名：雙叉犀金龜、Trypoxylus dichotomus septentrionalis）的核基因體和粒線體基因體，並對外公開了 資料庫。獲得的基因體全長度爲6.15億個鹼基對（約爲人類基因體的五分之一），其中發現了2萬3987個蛋白質編碼基因（人類約爲2.2萬個）。相關研究成果已刊登在《Scientific Reports》上。
以大而發達的角爲特徵的雄性獨角仙
對比本次獲得的日本獨角仙的基因體和2022年報告的棲息在中國的獨角仙基因體，二者的染色體結構高度一致。這一結果表明兩個種羣間的染色體結構在演化中得以保存。另外，在單鹼基水平上，檢測到1.6%（945萬7239個鹼基）的多態性和插入（130萬8368個）。已有研究成果表明，日本和中國的獨角仙根據其地理分佈存在遺傳性分支，形態也存在差異。本次研究確定的多態性有可能解釋這種形態差異，併爲獨角仙的演化研究提供有用的資訊。
此外，研究團隊還分析了獨角仙、果蠅、與獨角仙同屬鞘翅目的無角甲蟲赤擬谷盜（Tribolium castaneum）、及有角甲蟲角蜣螂（Onthophagus Taurus）之間共有基因的相似性。透過分析可以發現每個物種在演化程序中獲得的獨特基因。例如，有543個基因體僅存在於獨角仙和角蜣螂這兩個物種，這表明這些基因體可能參與了兩個物種間的共同表徵「角」的形成。另外，967個基因體是獨角仙固有的，或許可以解釋獨角仙特有的表徵。
在獨角仙中，性別分化基因double sex（dsx）在角的形成中起着重要作用。儘管dsx會在雄性和雌性中產生多種不同的轉錄產物，但其中有助於角形成的dsx轉錄產物在雌雄間僅存在529個鹼基對的差異。很明顯，這種輕微的結構差異是決定是否有角的因素之一。
此外，除了獨角仙的核基因體之外，研究團隊還解碼了由2.02萬個鹼基對構成的獨角仙的粒線體基因體。粒線體基因體是獨立於核基因體的遺傳資訊，存在於細胞内的粒線體中。粒線體基因體的資訊在譜系學關係等生物演化研究中也起着重要作用。
此次公開的獨角仙的核基因體和粒線體基因體資訊將成爲闡明獨角仙角的演化起源和遺傳控制的良好資料。獨角仙不僅用於演化發育生物學，還被用作生態學、行為生物學、仿生學和藥物研發等領域的研究模式，因此本次獲得的基因體資訊有望應用於上述廣泛的研究領域。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Scientific Reports
論文：The draft genome sequence of the Japanese rhinoceros beetle Trypoxylus dichotomus septentrionalis towards an understanding of horn formation
DOI：doi.org/10.1038/s41598-023-35246-w
