久しぶりに大きめの論文が発表できたので、今回はそのことを書きたいと思います。論文はオープンアクセスです。またプレスリリースもしているので、よかったら見てみてください。
https://elifesciences.org/articles/99825
https://www.tsukuba.ac.jp/journal/pdf/p20250620141500.pdf
https://www.tsukuba.ac.jp/journal/biology-environment/20250620141500.html
私たちはホヤの研究、特に変態に注目して研究しています。ホヤは幼生の時にはオタマジャクシの形をして活発に遊泳しますが、成体になると岩などに固着し、基本的に動かない固着生活を送るようになります。体の形も幼生とは似ても似つかぬ、というか動物なのか植物なのかも分かりづらい形になります。そのような、幼生と成体との形の変化は、変態によってもたらされます。
カタユウレイボヤの幼生です
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| こちらが成体、１０匹程度が集合しています |
ホヤ幼生は、体の前方にねばねばした、固着するための構造を持っていて、この器官で岩などに固着します。するとその固着が刺激となって変態が開始されます。固着器官は神経細胞を含んでいて、固着したことを脳などに伝える役割を果たしています。
ただし、幼生は固着して直ちに変態を開始するわけではありません。くっついてから、数１０分すると変態が突然開始されます。変態が開始される前に幼生を剥がすと、時間にもよりますが、また数１０分くっつかないと変態しません。これは、くっついて直ちに変態すると、固着が不安定だったときにすぐに剥がれてしまい、海流で流されていってしまう、そのようなことを防ぐために、強固に固着したことを確認するためだと予想されています。
このことから、どうやらホヤの幼生はくっついてからの時間経過を測定しているようだ、ということが分かります。でも、時計も持たないホヤがどうやって時間を計っているのか、それが大きな謎でした。
今回、その仕組みが少し分かりました。幼生が固着すると、その刺激によってcAMP (サイクリックAMP）という物質の合成が促進され、固着器官で蓄積していきます。その蓄積量がある値に達すると、幼生は変態を開始するようなのです。つまり、くっついてから変態開始までのギャップの時間の多くは、cAMPを十分量蓄積する時間と考えればうまく説明できます。
cAMPはエネルギー物質のATPから作られる物質で、細胞内の様々な情報伝達に使われる、生物に普遍的な物質です。そのような重要な物質なので、その合成と分解は厳密に制御されています。なので、固着から外れてしまったらcAMPの分解が進み、もう一度最初からこれを合成しないと変態できない、つまりもう一度長時間くっつく必要があります。そのように、ホヤが変態開始する際の特徴の多くを、cAMPは説明することができました。
cAMPは私たちにも実はなじみのある物質です。コーヒーなどに含まれるカフェインは、cAMPの分解を抑制する効果があります。カフェインによる作用には、cAMPの蓄積によるものが多くあるのです。私たちのホヤの実験でも、カフェインの類縁体を使いました。この類縁体で幼生を処理すると、くっつかなくてもcAMPが上昇していくので、変態が開始されます。
ホヤの変態の様子などは、研究室のHPにもあるので見てみてください
https://www.shimoda.tsukuba.ac.jp/~sasakura/gallery_timelapse.html
