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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

ちいさな クラゲは、どうして あかちゃんの すがたに もどれるの?

大人のクラゲが、赤ちゃんの姿に戻る ── ベニクラゲの「作り直し」を追う

ベニクラゲ類の逆発生 ── 嚢子期の転換分化と、Turritopsis dohrnii のゲノム比較(1996〜2022)

分野:生きもの

ふつうの いきものは、大人に なったら、子どもには もどれません。ところが、からだの 大きさが 1センチ ほどの クラゲが、大人から、あかちゃんに ちかい すがたへ もどると 報告ほうこくされて います。

からだは、どう 作りかえられるのでしょうか。その あいだ、なかでは 何が おきて いるのでしょうか。しらべて わかって きた ことと、まだ わからない ことを、たどります。

大人になったクラゲが、赤ちゃんに近い姿のポリプへ戻る。ベニクラゲの仲間で、そんな現象が報告されています。しかも、体の細胞を別の種類の細胞へ作り替える方法で戻ると説明されています。

その間に、体の中では何が起きているのか。遺伝子を比べると何が見えてきたのか。「不老不死」と呼ばれるのはなぜか。研究者自身がつけている但し書きも含めて、分かっていることと、まだ分かっていないことの境目が分かります。

ベニクラゲ類のクラゲ(メデューサ)は、性成熟した後でも、ポリプ(ヒドロ虫の群体)へ戻る個体がいると1996年に報告された[1]。その間に起こる組織の再編は、「転換分化」を伴うとされる[2]。

2022年には、若返る種とそうでない近縁種のゲノムが比較された[3]。1996年の報告から嚢子期の24〜36時間、ゲノム比較までの3つの資料を突き合わせ、「不老不死」という呼び名の条件と限界が分かる。

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1. ちいさな クラゲが、あかちゃんに もどる?

1. 1センチ以下のクラゲに起きること

1. 対象 ── 日本のベニクラゲと、地中海系のT. dohrnii

ベニクラゲは、日本の 海に 広く いる、とても 小さな クラゲです。からだの 大きさは 3ミリ ほど、大きく なっても 1センチ ぐらいと つたえられて います[5]。

外国の けんきゅうでは、ベニクラゲの なかま(T. dohrnii)が、おなかが すいたり、けがを したり、としを とったり すると、ときどき「あかちゃんの すがた」に もどると いわれます。この あかちゃんの すがたは「ポリプ」と いいます。

ただし、日本の ベニクラゲが、これと おなじ なかまか、おなじ しくみで もどるのかは、まだ はっきり して いません。

ベニクラゲは、日本の沿海に広く生息する小さなクラゲです。体長は約3ミリ、大きくなっても1センチほどと紹介されています[5]。手のひらにのせても、ほとんど見えないほどの大きさです。

研究が進んでいるのは、地中海で最初に記載された Turritopsis dohrnii(トゥリトプシス・ドールニー)という種です。傷を負ったり、老いたり、飢えたりといったストレスを受けたクラゲが、幼い形へ戻れると報告されています[2]。

ただし、日本のベニクラゲがこの種と同じか、同じしくみで戻るのかは、今回の資料では確認できていません。この記事では、日本産の話と、地中海系の研究を分けて書きます。

日本のベニクラゲは沿海に広く生息し、体長は約3ミリ、大きくても1センチほどとされる[5]。久保田信(京都大学瀬戸臨海実験所、当時准教授)による飼育研究が知られる。ただしこの数値は資料の要旨に基づく。

ゲノム研究や転換分化の研究が扱うのは、地中海(ナポリ)で最初に記載された Turritopsis dohrnii だ[6]。日本のベニクラゲが同種か、同じ機構を持つかは、資料では確認できなかった。以下、日本産の記述と地中海系の研究を区別して書く。

2. 1996ねん、「もどる クラゲ」の ほうこく

2. 1996年に報告された、性成熟後の「若返り」

2. 1996年の報告 ── 性成熟後に幼い形へ戻る後生動物

1996ねんに、イタリアの けんきゅうしゃたちが、ろんぶんを 出しました。ベニクラゲの なかまが、生まれたての ときから、大人に なった あとまで、どの じきでも ポリプに もどれると いう ないようです[1]。

大人に なった あとで、おさない かたちに もどる どうぶつは、これが はじめて だと されました[1]。

この ろんぶんに 書かれた なまえは Turritopsis nutricula でした。その あと、ちゅうかいの クラゲは T. dohrnii と べつの しゅとして わけられました。だから、このときの クラゲを、いまの なまえに そのまま おきかえる ことは できません[1]。

1996年、イタリアの研究者たちが『Biological Bulletin』に論文を出しました。Turritopsis nutricula という学名で記されたクラゲは(のちに地中海産は T. dohrnii として区別されたため、当時の対象を今の種名にそのまま置き換えることはできません)、生まれたてから性成熟した個体まで、どの段階からでもポリプへ戻れると報告されたのです。直接戻る場合と、休止期を挟んで戻る場合がありました[1]。

性成熟した後に、幼い形へ戻る後生動物としては、最初の例とされています。論文の抄録は、これを「死を免れる」可能性と結びつけています[1]。

ここで、後の議論の芯になる言葉が出てきます。「若返る」のは体が若くなるというより、クラゲの姿を捨てて、群体をつくるポリプの姿へ作り直すこと、という点です。

Piraino ら(Biological Bulletin 190, 1996)は、Turritopsis nutricula のメデューサが、幼体から性成熟個体まですべての段階で、直接または休止期を経て、群体性のヒドロ虫(ポリプ)へ戻りうると報告した。性成熟後に幼い形へ戻る後生動物としては最初の例とされる[1]。

論文中の学名は T. nutricula で、のちに地中海産が T. dohrnii と区別されたため、1996年の対象を現在の種名に単純に置き換えることはできない[1]。この記事の資料は抄録で、本文までは読めていない。「若返り」は、個体の若返りというより、クラゲ型からポリプ型への発生段階の逆行と捉えたほうが誤解が少ない。

3. 24〜36じかん、なにかが おきる

3. 嚢子(シスト)の中の、およそ1日半

3. 嚢子期 ── 24〜36時間の転換分化

外国の けんきゅうで、けがや としの せいで つかれた T. dohrnii の クラゲは、まず からだが ちぢみます。およぐ 力が なくなり、うみの そこに くっつきます[2]。

その あと、「のうし」(シスト)と よばれる、まるい かたまりの すがたに なります。ここに いる じかんは、24から 36じかんぐらいです[2]。

この あいだ、クラゲとも ポリプとも いえない すがたに なり、からだの つくりが 組みかわります。細胞さいぼうが べつの 細胞さいぼうに かわる「てんかんぶんか」も おきると いわれます[2]。

たとえば、ブロックで 作った くるまを こわして、べつの ものに 作り直すのに にています。ただし ほんとうは、ブロックではなく、生きている 細胞さいぼうが すがたを かえて います。

ストレスを受けたクラゲは、体を縮め、泳ぐ力を失って海底や岩に付きます。その後、「嚢子(のうし、シスト)」と呼ばれる段階を経て、ポリプへと作り直されます[2]。

嚢子の期間は、およそ24〜36時間です。この間、体はクラゲとも、ポリプとも見分けがつかない状態になり、組織の再編と、細胞の「転換分化」が起こります[2]。転換分化とは、いったん特定の役目に決まった細胞が、別の役目の細胞に変わることです。

24〜36時間は、嚢子の段階の目安で、若返り全体にかかる時間ではありません[2]。ポリプになった後、ふたたびクラゲになるまでには、さらに時間がかかります。

ブロックの車を壊して別の物に作り直す、という例えが近いかもしれません。ただし実際は、生きた細胞の役目が入れ替わっています。

T. dohrnii のメデューサは、傷・老化・飢餓などのストレスにより、萎縮して遊泳能力を失い、基質に付着して嚢子(のうし、シスト)を形成し、ポリプへ再構築される[2]。

嚢子期はおよそ24〜36時間で、この間、メデューサともポリプとも判別できない状態を経て、組織の再編と転換分化(てんかんぶんか)が起こる[2]。この時間は嚢子段階の目安で、全過程の所要時間ではない。

転換分化は、いったん分化した体細胞が別種の細胞に変わる現象だ。個体レベルで、分化の方向を戻すのではなく変える例として研究されている。

4. なかでは、なにが おきて いるの?

4. 嚢子の中で働く遺伝子、静まる遺伝子

4. 遺伝子発現の変化 ── 修復・テロメア維持と、分裂・分化の抑制

けんきゅうしゃは、のうしの なかで、どの いでんしが はたらいて いるか しらべました[2]。

すると、DNAを 作る、なおす、などの はたらきが 高まって いました。「テロメア」という、DNAの はしを まもる ぶぶんに かかわる はたらきも、高く なって いました[2]。

反たいに、細胞さいぼうが ふえたり、かわったり、としを とったり する ことに かかわる いでんしは、はたらきが ひくく なって いました[2]。

これは、細胞さいぼうが すがたを かえやすい じょうたいに なって いる かもしれない、と 考えられて います。ただ、げんいんだと きまった わけでは ありません。

2019年の研究では、嚢子の中で、どんな遺伝子が働いているかが調べられました。DNAの合成・修復、テロメラーゼの活性、テロメアの維持に関わる働きが、嚢子では大きく高まっていました。テロメアは、染色体の端を守る部分です[2]。

逆に、細胞分裂・分化・老化に関わる遺伝子の働きは、下がっていました。さらに、Wnt(ウィント)やNotch(ノッチ)と呼ばれる、細胞どうしがやり取りする信号も抑えられていました[2]。

研究では、こうした変化によって細胞が姿を変えやすくなっている可能性が示されています。「可能性がある」という段階の解釈で、これが原因と決まったわけではありません[2]。

T. dohrnii の逆発生を扱うトランスクリプトーム解析(Matsumoto & Piraino ら、2019)では、嚢子で、DNA合成・修復、テロメラーゼ活性、テロメア維持に関わる遺伝子の発現が有意に上昇していた[2]。

逆に、細胞分裂・分化・老化に関わる遺伝子の発現は低下し、Wnt・Notch など細胞間シグナルの抑制も見られた。これらは、細胞が可塑的になる可能性を示すが、原因と結果の関係は示されていない[2]。

遺伝子発現の変化は記述であり、機構の証明ではない。ここは、確かなこと(発現が変わる)と仮説(それが可塑性を生む)を分けて読みたい。

5. もどれない なかまと、いでんしを くらべた

5. 2022年、「戻れる種」と「戻れない種」の遺伝子比べ

5. 2022年 PNAS ── T. dohrnii と T. rubra のゲノム比較

2022ねんに、もどれる ベニクラゲの なかまと、もどれない ちかい なかまの、いでんしが くらべられました[3]。

もどれる ほうには、DNAを コピーする、なおす、細胞さいぼうを ふやす、など に かかわる いでんしに、ちがいや ふえかたが 見つかりました[3]。

もどって いる さいちゅうには、ある いでんしの グループの はたらきが おさえられ、細胞さいぼうを いろいろな ものに かえられる ことに かかわる いでんしが はたらく ことも わかりました[3]。

「ちがいが あった」からといって、それが もどれる りゆうだと きまった わけでは ありません。

2022年の『PNAS』の論文は、若返る T. dohrnii と、若返れない近縁種 T. rubra のゲノムを比べました。すると、DNAの複製・修復、テロメアの維持、酸化ストレスへの対応、幹細胞のグループなどに関わる遺伝子に、変異や数の増加が見つかりました[3]。

若返りの最中には、PRC2というグループの標的になる遺伝子が抑えられ、細胞をいろいろなものに変えられる状態(多能性)に関わる遺伝子(SOX7、MYCなど)が働くことも示されました[3]。

報道では「DNA修復の遺伝子が2倍」と紹介されることがありますが、論文自体はコピー数の変異の数(28個)などを挙げています。数字だけを切り出すと、誤解のもとになります[3]。

見つかったのは「違い」であって、その違いが若返りを起こす原因かは、これからの研究が確かめることです。

López-Otín ら(PNAS, 2022)は、若返る T. dohrnii と、若返れない近縁種 T. rubra のゲノムを比較し、DNA複製・修復、テロメア維持、酸化還元環境、幹細胞集団、細胞間コミュニケーションに関わる遺伝子の変異と増幅(コピー数の増加)を見いだした[3]。

若返りの過程では、PRC2の標的遺伝子が抑制され、多能性に関わる遺伝子(SOX7、MYC など)が発現することも示された[3]。

報道では「DNA修復遺伝子が2倍」という言い方が出回るが、論文が挙げるのは28のコピー数変異などで、数字の扱いに注意が要る[3]。ゲノム比較は相関の記述であり、若返りを引き起こす遺伝子の特定ではない。

6. 「ふろうふし」と いって いいの?

6. 「不老不死」と呼ぶ条件と、その限界

6. 「immortal」の使われ方 ── 条件つきの用語

2022ねんの ろんぶんを 書いた 人たちは、この クラゲを「不老不死ふろうふし」と よんで います。もどれる かくりつが 100パーセントに なる ことも あり、クラゲに もどる かいすうに はっきりした かぎりが ないからです[3]。

けれども、その 人たちは、こうも 書いて います。クラゲは、まわりの かんきょうの きけんに さらされて います[3]。

うみでは、ほかの いきものに たべられたり、びょうきに なったり する こともあります。もどる 前に しんで しまう ほうが 多いと みられて います。

だから「ぜったいに しなない」とは いえません。「しなないように みえる ところが ある」ぐらいが ちょうど いいでしょう。

2022年の論文の著者たちは、性成熟したクラゲが若返る確率が100%に達しうること、そして繰り返しの回数に明らかな限りがないことを理由に、この生きものを「不老不死(immortal)」と呼びます[3]。

ただし、同じ論文は、個体は環境のリスクにさらされるとも述べています。ゲノムの質の向上や、さらに近い種との比較が今後必要だとも書かれています[3]。

自然の海では、多くの個体が若返る前に、捕食や病気で命を落とすとみられています。この点は、詳しい調査に基づく数字ではないので、断定は避けます。

「不老不死」は、若返りを繰り返せる、という意味の言葉です。無敵、という意味ではありません。この論文の表現も、理論上・条件つきです。

2022年論文の著者らは、性成熟メデューサの若返り確率が100%に達しうること、生殖回数に明確な上限がないことを根拠に、この種を immortal と呼ぶ。一方、個体は環境のリスクにさらされるとも述べ、ゲノムの質の向上や、より近縁な種との比較が必要だとしている[3]。

自然界では多くの個体が、若返る前に捕食や病気で死ぬとみられるが、この点は二次資料による記述で、一次資料は確かめていない。

「immortal」は、条件つきで使われた学術上の言い方だ。個体が実際にいつまでも生きることを、この論文は主張していない。

7. もどるたびに、なかまが ふえる

7. 若返りを繰り返すと、どうなるか

7. 個体数の増加・最多記録・世界への広がり

ポリプは、えだのように わかれて、たくさんの ちいさな クラゲを つくります。だから、もどる たびに、クラゲが ふえる ことが あります[4]。

日本で、かって しらべる けんきゅうが おこなわれて います。クラゲから ポリプへの もどりが 10回だったと つたえられて います[5]。

10回は、いまのところ わかって いる いちばん 多い かずで、それ いじょうは できない、と いう 意味では ありません[5]。

若返ったポリプは、枝分かれした形から、幼いクラゲを複数つくって、ふたたびクラゲになります。このため、若返るたびに個体数が増えることがあります[4]。

京都大学瀬戸臨海実験所の久保田信さん(当時准教授)は、飼育のもとで若返りを繰り返させる研究をしたと紹介されています。若返りの最多回数は、沖縄産の小型種で10回と伝えられています[5]。

この10回は「これまで確認された最多」で、上限を示す数字ではありません。何回まで可能かは、分かっていません。

T. dohrnii は、地中海で最初に記載され、西地中海やアドリア海の岩場でふつうに見られます。フロリダ、パナマ、日本などの集団は、人の手で持ち込まれた導入個体群とされていますが[6]、世界に広がった経路は確定しておらず、出典も限界を認めています。

若返ったポリプはストロビラからエフィラ(幼クラゲ)を複数つくってクラゲに戻る。そのため若返るたびに個体数が増えうる[4]。

久保田信(京都大学瀬戸臨海実験所、当時准教授)の飼育下の研究では、クラゲからポリプへの若返り回数の最多は10回(沖縄産の小型種)と紹介される[5]。これは確認された最多で、上限ではない。資料の要旨に基づく記述で、本文までは確かめられていない。

T. dohrnii は地中海(ナポリ)で最初に記載され、西地中海・アドリア海の岩場で普通に見られる。フロリダ、パナマ、日本などの個体群は、導入個体群(人為的に持ち込まれたもの)とされる(ヒドロ虫は桟橋や船体にも付く)[6]。ただし広がった経路は確定していない。

8. かみに、「もどる みち」を かいて みよう

8. 「戻る道すじ」を、1枚の絵にしてみる

8. 出典を読む/ 図解して確かめる

かみに、ぐるっと まるい じゅんばんを かきます。クラゲ、ちぢむ、のうし、ポリプ、また クラゲ、の じゅんです。

のうしの ところに、「24〜36じかん」と かきます。あさの 8じに はじまると、つぎの 日の よるの 8じ ごろまで かかる かもしれない、ながさです。

かけたら、ほかの 人に 見せて、どこが ふしぎか、話して みましょう。

紙に、クラゲ、縮む、嚢子、ポリプ、ふたたびクラゲ、の順に、丸く矢印でつなぎます。

嚢子のところに、「24〜36時間」と書きます。朝8時にはじまるなら、翌日の夜8時ごろまでかかる長さです。

そのうえで、「まだ分かっていないところ」に、自分の言葉でしるしをつけてください。この記事でいえば、嚢子の中の原因と、日本のベニクラゲの仕組みです。

原典を読むなら、3本の論文と資料のうち、日本語で書かれた久保田さんの資料[5]から入るとよいでしょう。

手を動かすなら、逆発生の過程(クラゲ、萎縮、嚢子、ポリプ、ストロビラ、エフィラ、クラゲ)を、矢印つきの図にまとめてみるとよい。嚢子期の24〜36時間は、全過程のごく一部にすぎない。

図の各段階に、「確かめられている」「仮説」「不明」の3種類の印をつけると、この記事の資料がどこまで言えているかが見える。

原典は、1996年の論文の抄録[1]、2019年のトランスクリプトーム解析[2]、2022年の PNAS 論文[3]の順に読むと、論点の流れが分かる。3本とも英語で、日本語で読める久保田氏の資料は[5]。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

出典について:論文3本(1996年、2019年、2022年)、理研ラボの解説、京都大学の資料、スミソニアンNEMESISのページを使った。京都大学の資料は要旨だけを確かめ、3ミリ・1センチ・10回の数字は本文までは確かめていない。

  1. Piraino et al., Biological Bulletin 190:302-312, 1996(抄録)。 https://iris.unisalento.it/handle/11587/300996 (1996年の報告と、当時の学名について)
  2. Matsumoto & Piraino ほか、T. dohrnii の逆発生のトランスクリプトーム解析、2019年。 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6893190/ (嚢子の段階、24〜36時間、遺伝子の働きの変化について)
  3. López-Otín ほか、PNAS、2022年。 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9459311 (ゲノム比較と、「不老不死」という呼び名の条件について)
  4. 理研ラボ「ベニクラゲの分化転換」。 https://www.rikelab.jp/post/4738.html (若返るたびに個体数が増えることについて)
  5. 京都大学 久保田信氏関連資料(京都大学学術情報リポジトリ)。 https://repository.kulib.kyoto-u.ac.jp/dspace/bitstream/2433/179216/1/Kuroshio.Bio_4_29.pdf (ベニクラゲの大きさと、飼育で確認された若返りの回数について)
  6. Smithsonian NEMESIS: Turritopsis dohrnii。 https://invasions.si.edu/nemesis/species_summary/-502 (最初に記載された場所と、世界での分布について)

なおした ところ

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