ウミヤツメウナギとの共通点はあなたが思っている以上にたくさんあるかもしれません

諺にもあるように、友達は選べるが、親族は選べない。これは遠い進化上のいとこにも当てはまる。非常に特殊な遺伝子機能という点では、科学者がかつて考えていたよりも、人間はウミヤツメウナギと少し近い関係にある。2月20日にネイチャー・コミュニケーションズ誌に発表された研究によると、人間は吸盤状の口と鋭い歯を持つ5億年前の動物と似た後脳を共有しているという。

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後脳とは何ですか？

脊椎動物の脳には、中脳、前脳、後脳という 3 つの基本単位があります。国立衛生研究所によると、後脳には脊髄の上部、脳幹、小脳が含まれます。後脳は、血圧、心拍数、呼吸リズム、運動活動、睡眠、覚醒など、生存に必要な重要な機能の一部を制御します。

後脳は進化の過程で保存されてきた、つまり進化の過程を通じてほとんど変化していない古い領域です。後脳を研究することで、進化生物学者は過去を振り返り、脳の発達やその他の身体的特徴のタイムラインをまとめることができます。

ウミヤツメは大西洋と五大湖に生息する魚です。寄生状態で約 12 ～ 18 か月過ごし、他の魚を吸って生き、その後離れます。過去 3 億 4000 万年間、姿は変わっていませんが、他の脊椎動物と同様に背骨と骨格を持っています。ただし、頭の顎がありません。ほとんどの脊椎動物には顎があるため、ウミヤツメのこの違いは脊椎動物の進化を理解する上で非常に重要です。

「脊椎動物の起源は、約5億年前に顎のない動物と顎のある動物に分かれた」と、研究の共著者でストワーズ医学研究所の遺伝学者アリス・ベドワ氏は声明で述べた。「私たちは、脊椎動物の脳がどのように進化したか、顎のある脊椎動物に特有で顎のない同族には欠けているものがあるかどうかを理解したかった」

ビタミンAの役割

研究チームは、ウミヤツメウナギの後脳を構築し、細分化する遺伝子が顎のある脊椎動物の遺伝子と同一であることを発見した以前の研究を基に研究を進めた。しかし、これらの遺伝子は相互接続されたネットワーク、つまり回路の一部であり、後脳を正しく構築する方法を開始し、誘導する必要がある。

新しい研究で、研究チームは、ウミヤツメの後脳の発達を導く遺伝子回路の一部である共通の分子シグナルを特定しました。このシグナルは、おそらく私たちが毎日摂取しているマルチビタミン、レチノイン酸、またはビタミン A に含まれるものです。研究チームは、レチノイン酸が複雑な種の後脳を構築する遺伝子回路にシグナルを送ることができることはすでに知っていました。しかし、ウミヤツメを含むより原始的な種の後脳にレチノイン酸が関与しているとは考えられていませんでした。

驚いたことに、研究チームは、ウミヤツメウナギの中核後脳回路もレチノイン酸によって活性化されることを発見した。これは、この口の悪い海の怪物と人間が、研究チームが予想していたよりもはるかに近縁であることを示す証拠となる。

「ウミヤツメウナギの後脳の発達には同じ遺伝子だけでなく同じ刺激も関与していることが分かりました。これはこのプロセスがすべての脊椎動物の祖先であることを示唆しています」とベドワ氏は語った。

ヤツメウナギと人間の共通祖先

研究チームによると、レチノイン酸が与える刺激が脊椎動物の正常な頭部と顔面の構造を形成するためにどのように利用されるかを理解することは、このプロセスがうまく機能しない理由を理解する上で極めて重要である。レチノイン酸は脳幹の発達に不可欠なステップを刺激する主要な役割を担っているため、このプロセスをさらに理解することは、人間や他の動物の脳幹が適切に発達しない場合に役立つ可能性がある。

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「ウミヤツメウナギには顎がないので、後脳は他の脊椎動物のようには形成されていないと思われていた」と、研究の共著者でストワーズ医学研究所の発生生物学者ロブ・クルムラウフ氏は声明で述べた。「脳のこの基本的な部分は、ネズミや人間とまったく同じように作られていることを私たちは証明した。」

もし後脳の形成がすべての脊椎動物に共通して受け継がれている特徴であるならば、他のメカニズムもそれらの驚くべき多様性を説明する責任があるに違いない。

「我々は皆、共通の祖先から派生した」とベドワ氏は言う。「ウミヤツメウナギは新たな手がかりを提供してくれた。これからは進化の過程をさらに遡り、後脳の形成を司る遺伝子回路がいつ最初に進化したのかを解明する必要がある」
2021年の研究は、古生代のヤツメウナギの幼生の化石に基づいて、人間とヤツメウナギがより近縁であるという考えに冷水を浴びせた。いずれにせよ、人間とウミヤツメウナギが脊椎動物の系統樹上でどれほど近いのかという永遠の謎は続くだろう。