培養したリンパ球の表面から出芽するHIVの粒子を写した走査電子顕微鏡写真

ヒトゲノムの8%はウイルス由来

祖先の卵や精子に入り込んだウイルスの遺伝子が、いまも私たちの染色体に並び、その一部は胎盤を作る仕事をしている。

CDC / C. Goldsmith ほか / Wikimedia Commons / パブリックドメイン

文書の概要

ヒトのDNAには、かつてレトロウイルスが書き込んだ配列が大量に残っている。2001年のヒトゲノム解読で、この種の配列はゲノムのおよそ8%を占めると見積もられた。タンパク質の設計図にあたる部分が約1%なので、それより何倍も多い。大半は壊れて働かないが、2000年には、そのうちの一つの遺伝子が胎盤の細胞を融合させる「シンシチン」として働いていることが分かった。なぜこれほど多くが残り、どれだけが今も役に立っているのかは、まだ数え切れていない。

この文書の三つの謎

  1. ウイルスの配列は、なぜ消されずにゲノムの8%も残ったのか
  2. 壊れた配列のうち、どれだけが今も体の役に立っているのか
  3. 眠っているウイルスが、病気に関わることはあるのか
成立
数千万年前から、チンパンジーと分かれた後まで続いた感染の積み重ね
言語
DNAの4文字。両端のLTRと、gag・pol・envという遺伝子の並び
所蔵
ヒトのすべての細胞の染色体。チンパンジーやゴリラも同じ位置に多くを持つ
解読状況
胎盤のシンシチンなど一部の働きは確認。大半の役割は不明

確定している事実

数字の出どころと、争いのない観察だけを先に並べる。

2001年2月、国際ヒトゲノム計画の解析論文が『ネイチャー』に載った。その中で、両端に長い繰り返し配列(LTR)を持つ「LTR型レトロトランスポゾン」は、ゲノムの約8%と見積もられた。内在性レトロウイルス(ERV)はその主な中身である。

レトロウイルスは、自分のRNAをDNAに書き直して、感染した細胞の染色体に組み込む。組み込まれた先が卵や精子のもとになる細胞だと、その配列は子に受け継がれる。こうして親から子へ伝わるようになったものを「内在性」と呼ぶ。

ヒト男性の染色体を対ごとに並べた核型の写真
ヒト男性の染色体一式(核型)。ウイルス由来の配列は、特定の染色体に固まらず全体に散らばっている / Courtesy: National Human Genome Research Institute / Wikimedia Commons / パブリックドメイン
量
ゲノムの約8%。要素と断片はおよそ9万8000か所
比較
タンパク質の設計図にあたる部分は約1%
仲間の数
ヒトの内在性レトロウイルスは約30の系統に分けられる
受け継ぎ方
卵や精子を通じて、ほかの遺伝子と同じように親から子へ

原文・転記・訳

ゲノムに残ったウイルスを、一つの文書として読んでみる。

実物

ERVがゲノムの中で増える経路の模式図

内在性レトロウイルスが転写・逆転写・組み込みでゲノム内に増える経路を示した図

書かれている並び

完全な形で残った場合の、左から右への順番

  1. LTR(左端の繰り返し。スイッチ役)
  2. gag(ウイルスの殻の材料)
  3. pol(逆転写酵素と組み込み酵素)
  4. env(細胞に取りつく表面のタンパク質)
  5. LTR(右端の繰り返し)

今の読み方

壊れた後にどう使われているか

  1. 多くは突然変異で読めなくなっている
  2. 両端のLTRどうしが組み換わり、LTRだけが残ったものが多い
  3. envが胎盤で細胞を融合させる遺伝子になった例がある
  4. LTRが近くの免疫遺伝子のスイッチになった例がある
  5. ほとんどの配列は、役割が調べられていない
8%という数字は、数え方で変わる。ウイルスの形がはっきり残る部分だけを数えれば小さくなり、LTRだけの断片まで含めれば大きくなる。文献によって3%から8%まで幅がある。
茂みの中に座るオスのゴリラ
森のゴリラ。ヒトとゴリラ、チンパンジーは、ゲノムの同じ位置に同じウイルスの挿入を多く共有している / Garst, Warren, 1922-2016, photographer / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

ここから謎になる

壊れたはずの配列が、なぜ体の中で使われているのか。

ゲノムの中のウイルス配列は、ほとんどが変異で壊れ、ウイルスとしては働けない。ところが、その壊れた部品の一部が、宿主にとって欠かせない仕事を引き受けている。どの配列がそうなのかを一つずつ確かめる作業は、まだ途中にある。

胎盤の絨毛の断面図。外側を合胞体栄養膜が覆う

胎盤の部品

胎盤の絨毛の表面では、細胞どうしが融合して一枚の層(合胞体栄養膜)を作る。その融合を担う遺伝子の一つが、ウイルスのenv由来のシンシチンである。

MER41由来の配列がインターフェロンに応じてAIM2遺伝子を働かせる仕組みの模式図

免疫のスイッチ

MER41というERVのLTRには、インターフェロンに反応するたんぱく質が結合する配列がある。これを削ると、近くのAIM2遺伝子が十分に働かなくなった。

木の枝を歩くコアラ

いま進んでいる感染

コアラでは、KoRVというレトロウイルスが今まさに卵や精子に入り込みつつある。まだ持っていない集団もあり、内在化の途中の姿として研究されている。

内在性レトロウイルスが宿主に転用される4つの経路をまとめた図

転用の地図

LTRのスイッチ、envによる融合や感染の妨害、ウイルスRNAが起こす免疫反応。宿主が使い道を見つけた経路は複数ある。

ジャンクと呼ばれた配列

動く遺伝子の発見から、胎盤の遺伝子の発見まで。

ゲノムの中を動く配列を最初に見つけたのは、トウモロコシを調べていた米国の遺伝学者バーバラ・マクリントックである。1940年代の発見から約40年後の1983年、「動く遺伝因子の発見」でノーベル生理学・医学賞を受けた。

1947年、研究室で顕微鏡の前に座るバーバラ・マクリントック
1947年、研究室のバーバラ・マクリントック。ゲノムの中を動く配列を最初に報告した / Smithsonian Institution /Science Service; Restored by Adam Cuerden / Wikimedia Commons / パブリックドメイン

2000年2月、米国のミ(Sha Mi)らは『ネイチャー』に、ヒトの内在性レトロウイルスHERV-Wのenv遺伝子が胎盤で強く働き、細胞を融合させることを報告した。論文はこれを「捕らえられたレトロウイルスの外被タンパク質」と呼び、シンシチンと名づけた。

2003年には、フランスのティエリー・ハイドマンらが、ヒトのゲノムからenv遺伝子を持つERVを探し出し、16の候補を一つずつ調べた。融合を起こしたのは既知のHERV-Wと、HERV-FRDという系統のもう一つだけだった。後者はシンシチン2と呼ばれ、新世界ザルからヒトまでのすべての真猿類が持っている。

ウイルスが細胞に入るための道具が、母と子をつなぐ膜を作る道具になった。
ウガンダの森で上を見上げるチンパンジー

死んだウイルスを組み立て直す

壊れたコピーを何十も並べると、元の姿が見えてくる。

ウガンダの森のチンパンジー。ヒトとチンパンジーは、ゲノムの同じ位置に同じERVを多く持つ / Rod Waddington / Wikimedia Commons / CC BY-SA 2.0

読み方の候補

眠っているウイルスは、どこまで起こせるのか。

2006年、ハイドマンのチームは『ゲノム・リサーチ』に、HERV-Kという系統の祖先を復元した結果を発表した。ヒトにしかない完全長のコピーを並べ、各位置で最も多い文字を選んで祖先の配列を推定し、実際に合成した。できたウイルスは「フェニックス」と名づけられ、ヒトを含む哺乳類の培養細胞に感染した。ただし感染力はかなり低かった。

ゲノムの中のウイルスを数える

8%2001年の解読で見積もられたLTR型配列の割合
30系統ヒトの内在性レトロウイルスを分けた、おおよその系統の数
19か所2016年、約2500人のゲノムから新たに見つかったHERV-Kの挿入

2016年、米国タフツ大学などのチームは、約2500人のゲノムを調べ、それまで知られていなかったHERV-Kの挿入を19か所見つけた。その一つ、X染色体上の挿入は約50人が持っており、ウイルスとして働けそうな完全な形をしていた。人によって持っていたり持っていなかったりする挿入は、まだ数え残しがある。

8%は結論ではなく、まだ読み終えていない頁の厚さである。

説の対決

なぜこれほど多くのウイルス配列が残ったのかについて、三つの見方を並べる。

01

害が小さかったから残った

説明できる

大半の配列が壊れていて働かず、残っていても宿主に不利にならなかったこと

説明できない

一部の配列が、胎盤や免疫の働きに欠かせない役割を持つこと

02

役に立ったから残された

説明できる

シンシチンやMER41のように、宿主が使い道を見つけた配列が実際にあること

説明できない

ほとんどの配列には、役割が見つかっていないこと

03

自分で増えたから多い

説明できる

ERVはゲノムの中でコピーを増やせるため、感染の回数以上に数が増えうること

説明できない

多くのコピーが今は壊れて増えられず、なぜ増殖が止まったのかは系統ごとに違うこと

編集部の考察

確認事実:ヒトゲノムの約8%はLTR型のレトロウイルス様配列である。その一部は胎盤の細胞融合や免疫遺伝子の調節に使われている。

推論材料:2001年のヒトゲノム解読論文、2000年と2003年のシンシチンの論文、2006年のフェニックス復元、2016年の免疫と挿入の調査。

考察:「ゴミ」か「宝」かの二択ではない。大半は痕跡として残り、そのごく一部を宿主が使うようになった、と読むのが実験結果に近い。

弱点・反証:働きが確認された配列は一部にすぎない。働きが見つかっていないことと、働きがないことは同じではない。

まだ解けていない問い

  • 1

    ウイルスの配列は、なぜ消されずにゲノムの8%も残ったのか

    害が小さかったのか、役に立ったのか、自分で増えたのかは、系統ごとに事情が違う。一つの答えにまとめられていない。

  • 2

    壊れた配列のうち、どれだけが今も体の役に立っているのか

    数万か所の配列を一つずつ削って確かめる実験は、まだごく一部しか行われていない。

  • 3

    眠っているウイルスが、病気に関わることはあるのか

    病気との関連を示す報告はあるが、原因なのか結果なのかを区別できた例は限られている。

高い台の上から見下ろすスマトラオランウータン

シンシチン2のもとになったウイルスの配列は、新世界ザルからヒトまで、同じ場所に残っている。

私たちが胎盤で子を育てる仕組みの一部は、祖先がかかった感染症の跡から作られた。

ゲノムの8%は、まだ誰も最後まで読んでいない記録である。

Calistemon / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

写真・資料クレジット

培養したリンパ球の表面から出芽するHIVの粒子を写した走査電子顕微鏡写真

CDC / C. Goldsmith ほか / Wikimedia Commons / パブリックドメイン。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

ヒト男性の染色体を対ごとに並べた核型の写真

Courtesy: National Human Genome Research Institute / Wikimedia Commons / パブリックドメイン。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

内在性レトロウイルスが転写・逆転写・組み込みでゲノム内に増える経路を示した図

Jiang R, Zhou J, Liu Y, Zhou G, Fan D, Xiang L, Chen Y, Shao J. / Wikimedia Commons / CC BY 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

茂みの中に座るオスのゴリラ

Garst, Warren, 1922-2016, photographer / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

胎盤の絨毛の断面図。外側を合胞体栄養膜が覆う

Courtesy of the Human Reference Atlas Rachel Bajema / Wikimedia Commons / CC BY 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

MER41由来の配列がインターフェロンに応じてAIM2遺伝子を働かせる仕組みの模式図

Aris Katzourakis / Wikimedia Commons / CC BY 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

木の枝を歩くコアラ

Till Niermann / Wikimedia Commons / CC BY 3.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

内在性レトロウイルスが宿主に転用される4つの経路をまとめた図

Jiang R, Zhou J, Liu Y, Zhou G, Fan D, Xiang L, Chen Y, Shao J. / Wikimedia Commons / CC BY 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

1947年、研究室で顕微鏡の前に座るバーバラ・マクリントック

Smithsonian Institution /Science Service; Restored by Adam Cuerden / Wikimedia Commons / パブリックドメイン。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

ウガンダの森で上を見上げるチンパンジー

Rod Waddington / Wikimedia Commons / CC BY-SA 2.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

高い台の上から見下ろすスマトラオランウータン

Calistemon / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0。縮小(WordPress の縮小版を使用)。出典ページ(確認 2026-09-25)

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この記事を書いた人

世界の謎と不思議について、公開資料、研究論文、公文書、博物館資料、当時報道を読み比べ、記事の企画から公開後の訂正まで担当しています。 個人運営で、記事の企画、調査、執筆、画像確認、訂正・更新を担当しています。

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