ゲノムサイズ
DNA が持っている塩基対の数
19 October 2016 版を翻訳一部改変
生物のゲノムは，（ある特定の環境下で）その表現型がどのように発現するかを決定する遺伝子の完全なセットである。この意味で，我々のような 2 倍体生物は 2 セットのゲノムをもつ。1セットは母親から，他の 1 セットは父親から受け継いだものである。
下表は，ゲノムが配列決定された生物の代表的なゲノムサイズの一覧である。
| 塩基対 | 遺伝子 | 注釈 | |
|---|---|---|---|
| phi-X 174 | 5,386 | 11 | 大腸菌に感染するウイルス |
| ヒトミトコンドリア | 16,569 | 37 | |
| ナスイア・デルトケパリニコラ Nasuia deltocephalinicola | 112,091 | 137 | 解析されたものとしては最小のゲノムを持つ生物である。ベータプロテオバクテリア綱に属す細菌で， ツノゼミ上科の昆虫に共生する菌細胞塊に局在するオルガネラ様共生細菌である。 |
| EBウイルス Epstein-Barr virus (EBV) | 172,282 | 80 | 単球増加症を起こす |
| ギラーディア・シータの核変質体 | 551,264 | 511 | 古代，他の真核生物によって貪食された紅藻 ( 真核生物 ) のゲノムの残存物 |
| マイコプラズマ・ジェニタリウム Mycoplasma genitalium | 580,073 | 525 | 最小の生物である マイコプラズマ の 3種類 |
| ウレアプラズマ・ウレアリチカム Ureaplasma urealyticum | 751,719 | 652 | 同上 |
| マイコプラズマ・ニュウモニエ Mycoplasma pneumoniae | 816,394 | 679 | 同上 |
| リケッチア･プロウァツェキ Rickettsia prowazekii | 1,111,523 | 834 | 発疹チフス（ 病原体がシラミによって媒介される ）を引き起こす細菌 |
| クラミジア・トラコマチス Chlamydia trachomatis | 1,042,519 | 936 | よく見られる性病 ( STD ) の原因菌 |
| トレポネマ･パリズム Treponema pallidum | 1,138,011 | 1,039 | 梅毒（ 循環器系ないし中枢神経系まで侵される性病 ）を起こす細菌 |
| ペラギバクテル・ウビークウェ Pelagibacter ubique | 1,308,759 | 1,354 | 好気性の非酸素光栄養細菌はアルファプロテオバクテリア綱の海中プランクトン，自由生活性の生物では最小のゲノムを持つ |
| リケッチア・コロリー Rickettsia conorii | 1,268,755 | 1,374 | 地中海熱の原因菌 |
| サーモプラズム・アシドフィリウス Thermoplasma acidophilum | 1,564,905 | 1,509 | 細胞壁をもたない古細菌，好熱好酸性始原菌 |
| ヘリコバクター・ピロリ Helicobacter pylori | 1,667,867 | 1,589 | ストレスや食品以外の胃潰瘍の原因菌 |
| ライ菌 Mycobacterium leprae | 3,268,203 | 1,604 | ハンセン病の原因菌 |
| カンピロバクター・ジェジュニ Campylobacter jejuni | 1,641,481 | 1,708 | 食中毒の原因菌 |
| ボレリア・ブルグドルフェリー Borrelia burgdorferi | 1.44 x 106 | 1,738 | ライム病（ ダニを媒介とする炎症性疾患 ）の原因菌 |
| インフルエンザ菌 Haemophilus influenzae | 1,830,138 | 1,738 | 中耳感染を起こす原因菌 |
| アクウィフェクス・アイオリカス Aquifex aeolicus | 1,551,335 | 1,749 | イエローストーン国立公園の温泉から分離された超好熱性細菌 |
| 以下の4種 | これらの単細胞性前核細胞は外見的には典型的な細菌であるが，その遺伝子は細菌や真核生物のものと大きく異なる。したがって，第３の生物界に分類され 古細菌 と呼ばれる。 | ||
| メタノカルドコックス・ヤンナスキイ Methanocaldococcus jannaschii | 1,664,970 | 1,783 | ユリアーキオータに属す海洋性，超好熱性のメタン菌である。古細菌として全ゲノムが初めて解析された種として知られる。旧名は”Methanococcus jannaschii“。 |
| エアロパイラム・パーニックス Aeropyrum pernix | 1,669,695 | 1,885 | 浅海の熱水噴出孔に生息する古細菌の一種 |
| パイロコッカス・ホリコシイ Pyrococcus horikoshii | 1,738,505 | 1,994 | 熱水噴出孔や油田鉱床などに生息する超好熱古細菌 |
| メタノバクテリア好熱好酸菌 Methanobacterium thermoautotrophicum | 1,751,377 | 2,008 | メタンを生成する古細菌 |
| サーモトーガ・マリティマ Thermotoga maritima | 1,860,725 | 1,879 | 海生の超好熱性細菌 |
| エンセファリトゾーン・カニキュリ Encephalitozoon cuniculi | 2,507,519 | 1,997 | 胞子を形成する細胞内寄生性の単細胞生物で，微胞子虫門に属する。微胞子虫は偏性細胞内寄生真菌であり，多くの動物種に感染する。微胞子虫が進化の過程でミトコンドリアを失った非定型真菌であることが示唆されている。 |
| 髄膜炎菌 ナイセリア・メニンギティディスNeisseria meningitidis | 2,184,406 | 2,185 | Group A; 発展途上国における髄膜炎の原因菌 |
| 髄膜炎菌 ナイセリア・メニンギティディス Neisseria meningitidis | 2,272,351 | 2,221 | Group B; 米国における髄膜炎の最も多い原因菌 |
| 肺炎連鎖球菌 Streptococcus pneumoniae | 2,160,837 | 2,236 | グリフィスによって形質転換が最初にこの菌で発見され，エーブリーによってこの形質転換が DNA によることが見いだされた。 |
| アーキオグロバス・ファルギダス Archaeoglobus fulgidus | 2,178,400 | 2,437 | 熱水噴出孔や油田鉱床などに生息する好熱、中性、偏性嫌気性の古細菌の 1 種 |
| ザイリーラ・ファスティダイオーサ Xylella fastidiosa | 2,679,305 | 2,834 | オリーブ，コーヒー，ブドウなど多くの植物を枯死させるピアス病（Pierce’s Disease）の原因となる病原菌 |
| パンドラウイルス Pandoravirus | 2,473,870 | 2556 | 2013年時点で2種が発見されているが、いずれもカプシド径が長さ1μm，幅0.5μm，ゲノムが約200万塩基対と，共に既知のウイルスの中で最大である。（一般的なウイルスは0.05μmから0.1μm程度である。） |
| リステリア・モノサイトゲネス Listeria monocytogenes | 2,944,528 | 2,926 | これらの2,853 個はタンパク質，他は RNA をコード化している。真正細菌の種の1つで，リステリア症（ヒトでは髄膜炎，敗血症，胎児敗血症性肉芽腫症，髄膜脳炎を発症する）の原因菌。 |
| デイノコックス・ラジオデュランス Deinococcus radiodurans | 3,284,156 | 3,187 | 放射線障害に対し抵抗性を示すので，放射線耐性生物としては最も広く知られている。 |
| コレラ菌 Vibrio cholerae | 4,033,460 | 3,890 | 2 本の染色体の中に収まる |
| ヒト型結核菌 Mycobacterium tuberculosis | 4,411,532 | 3,959 | 結核の原因菌 |
| シネコシスティス Synechocystis | 3,573,470 | 4,003 | 海生の前核生物，シアノバクテリアに分類される。藍藻 (英: blue-green algae) ともいい，酸素発生を伴う光合成 (酸素発生型光合成) を行う細菌の一群。 |
| 古草菌 Bacillus subtilis | 4,214,814 | 4,779 | バクテリウム属 |
| 大腸菌 K-12 E. coli K-12 | 4,639,221 | 4,377 | これらのうち 4,290 個の遺伝子はタンパク質を，残りは tRNA をコード化している |
| チフス菌 Salmonella enterica var Typhi | 4,809,037 | 4,395 | さらに，372 個の遺伝子をもつプラスミド；腸チフスの原因菌 |
| ネズミチフス菌 Salmonella enterica var Typhimurium | 4,857,432 | 4,450 | さらに， 102 個の遺伝子をもつ 1 つのプラスミド |
| ペスト菌 Yersinia pestis | 4,826,100 | 4,052 | 1 本の染色体上と 3 つのプラスミドにある |
| シゾサッカロミケス・ポンベSchizosaccharomyces pombe | 12,462,637 | 4,929 | 分裂酵母，以下の 5 つの前核生物より遺伝子が少ない真核生物 |
| 大腸菌 O157 E. coli O157:H7 | 5.44 x 106 | 5,416 | ベロ毒素と呼ばれる赤痢菌様毒素を産生する腸管出血性大腸菌 |
| アグロバクテリウム・トゥメファシエンス Agrobacterium tumefaciens | 4,674,062 | 5,419 | 植物細胞に感染してDNAを送り込む（形質転換）性質があるため，植物のバイオテクノロジーでよく利用される。 Sinorhizobium meliloti と多くの遺伝子を共有している。 |
| ラルストニア・ソラナケアルム Ralstonia solanacearum | 5,810,922 | 5,129 | 多くの植物に病気を起こす土壌細菌（青枯病菌）； 1 個の巨大なプラスミド上に 1681 個の遺伝子がある。 |
| 緑膿菌 シュードモナス・エルジノーサ Pseudomonas aeruginosa | 6.3 x 106 | 5,570 | 健常者に感染しても発病させることはないが，免疫力の低下したヒトに感染すると，日和見感染症を起こす。 |
| ストレプトマイセス・セリカラーStreptomyces coelicolor | 6,667,507 | 7,842 | これと同族の放射菌は我々に多くの抗生物質を提供してくれる |
| シノリゾリウム・メリロッティ Sinorhizobium meliloti | 6,691,694 | 6,204 | ゲノムは 1 本の染色体と 2 つの大きなプラスミドからなる |
| サッカロマイセス・セレヴィシエ Saccharomyces cerevisiae | 12,495,682 | 5,770 | 出芽酵母，真核細胞 |
| プラスモジウム・ファルシパリウム Plasmodium falciparum | 22,853,754 | 5,268 | さらに， 53 個の RNA 遺伝子がある。マラリアの原因菌 |
| アカパンカビ ネウロスポラ・クラッサ Neurospora crassa | 38,639,769 | 10,082 | さらに， 498 個の RNA 遺伝子がある。 |
| 珪藻 タラシオシラ・シュードナナ Thalassiosira pseudonana | 34.5 x 106 | 11,242 | さらに，144 この葉緑体遺伝子と40 個のミトコンドリア遺伝子がタンパク質をコードしている。 |
| ネグレリア・グルーベリ Naegleria gruberi | 41 x 106 | 15,727 | グルーバーネグレリア，単細胞性のアメーバ状の生物。真核生物がもっている4,133個の遺伝子を保有しているので，これらの遺伝子が真核生物に共通である可能性が示唆されている。また，これらの遺伝子が，今日の単細胞生物がもっているような非常に多様な機能を発揮しているので，すべての真核生物の共通祖先であるとも言われている。 |
| 線虫 Caenorhabditis elegans | 100,258,171 | 21,733 | はじめて DNA 配列が決定された多細胞生物 |
| シロイヌナズナ Arabidopsis thaliana | 115,409,949 | 25,498 | 顕花植物，植物界では最小のゲノムをもつ生物の一つ。 |
| ショウジョウバエ Drosophila melanogaster | 122,653,977 | ～17,000 | 1910 年モーガンの白目の発見以来，遺伝学の実験に用いられることで有名 |
| ハマダラカ Anopheles gambiae | 278,244,063 | 13,683 | マラリアを媒介する蚊の種類 |
| ヒト | 3.3 x 109 | ~21,000 | Cold Spring Harbor Laboratory では “Genesweep” というヒトゲノムの正確な遺伝子数を当てるコンテストが企画されている。現在のところ，27,462 個から 153,478 個の範囲である。あなたも参加してみませんか？http://www.ensembl.org/genesweep.html |
| ミドリフグ テトラオドン・ニグロビリディス Tetraodon nigroviridis | 3.42 x 108 | 27,918 | フグは我々より多くの遺伝子数をもつが，その多くは遺伝子としての役割をもたず，最終のゲノム数は我々の 1/10 位である。 |
| マウス | 2.8 x 109 | ~23,000 | |
| コメ | 4.3 x 108 | 30,000ー55,000 | |
| 両生類 | 109 – 1011 | ? | |
| Picea abies | 19.6 x 109 | 28,354 | ドイツトウヒ、針葉樹（裸子植物）。シロイロナズナより約900個も遺伝子が多いのだが，DNAで見ると145倍も多い。それらのほとんどがトランスポゾンによるもののようである。 |
| マツバラン Psilotum nudum | 2.5 x 1011 | ? | シダの 1 種 |
松葉蘭とも呼ばれる，シダ類マツバラン科の常緑多年草マツバラン（Psilotum nudum）は茎だけで葉も根ももたず，シロイヌナズナ属（Arabidopsis）より単純な植物であるが，DNA量は3,000倍ももっている。しかし，何故その80％以上が遺伝情報を含まないDNAの反復配列なのかは解明できていない。これはある両生類においても同様で，DNA量は30倍も含まれているが，その複雑度はそれほどでもない。
ハプロイドDNA含量は「C-value」とも呼ばれ，「C-value」 と体制の複雑さに相関がみられない場合（例えば，両生類と哺乳類との関係）を「 C–value paradox」 と呼んでいる。
すべての遺伝子が必須ではない
マイコプラズマ・ジェニタリウム（Mycoplasma genitalium）は小さな病原性の細菌で，ヒトの泌尿器や生殖管の線毛上皮細胞に生息する。この細菌の塩基配列を決定したゲノム研究所（現在，J. クレイグ・ベンター研究所として知られる）の科学者たちは，その遺伝子を組織的に破壊する（挿入によって変異させる）ことによって，どの遺伝子が生存に重要なのかを探求していった。
485個のタンパク質をコードする遺伝子のうち，381個の遺伝子が生存に必須なものであったと結論した。言い換えると，381個のうちどれか一つが欠損すると致命的であったが，他の遺伝子が失われても生存には影響しなかったわけである。（生物が必要としている遺伝子がこれら381個の遺伝子であると言っているのではない。ー下記の『最小限のゲノムは？ 』 を参照のこと）
同様の技術によって，3つの研究グループがヒト・ゲノムの約10％（約2,000個の遺伝子）があれば，ヒト細胞を体外で発育させ得ることを見出した。これらの遺伝子は，細胞周期，DNA複製，DNA転写ならびにRNAへの翻訳を制御するような重要な機能に必要なタンパク質をコードしている。 このヒト細胞は約18,000個の遺伝子のどれか一つが欠損しているにも拘わらず生存できている。このように，ヒト・ゲノムは，培養されて成長している細胞の生存のために，少なくとも一つの遺伝子が欠損しても，その機能を損失をしばしば補償できる過剰な経路を持っているようである。 おそらく他の遺伝子は発生に必須であったり，完全な身体を構築するのに必要な細胞に分化する経路に関わっているのだろう。
最小限のゲノムは？
2016年3月に， クレイグ・ベンター研究所の研究者は，473個の遺伝子だけを含んでいるマイコプラズマの系統を人工的に合成したと報告した。この合成生物は体外培養で活発に成長して，現在，自由生活する生物のなかで最も小さなゲノムをもっている生物である。
March 21, 2020