吸血コウモリは血の食べ物を最大限に活用するためにどのように進化したか

吸血コウモリは、コウモリの基準から見てもかなり珍しい生き物です。

吸血コウモリは血だけを食する唯一の哺乳類であり、この厳しい食生活に彼らの体はさまざまな方法で適応する必要があった。ドイツ・フランクフルトにあるロエベ生物多様性ゲノムトランスレーショナルセンターの比較ゲノム学教授マイケル・ヒラー氏は、吸血コウモリは非常に高度な社会スキルも誇っていると語る。

ヒラー氏と共同研究者らは、吸血コウモリの繁栄を可能にした遺伝子の変化について調査している。彼らは、一般的な吸血コウモリと20種以上のコウモリのゲノムを分析し、吸血コウモリではもはや機能していない遺伝子を10個特定した。これらの変化のいくつかは、コウモリが血中の高鉄分に対処し、その優れた認知能力に貢献している可能性があると、研究チームは3月25日付けのScience Advances誌に報告した。

「これらの遺伝子の喪失は、吸血コウモリの系統における過去の自然淘汰について多くのことを教えてくれます」と、オハイオ州立大学の行動生態学者で、今回の研究には関わっていないジェラルド・カーター氏は電子メールで述べた。「これらの特徴は、吸血コウモリが血液を消化する方法に限ったものではありません。行動や思考にまで及んでいます。」

ヒラー氏によると、血液は80パーセント近くが液体で、残りは主にタンパク質で脂肪や糖分がほとんど含まれていないため、「最適とは言えない」食料源だという。血液のカロリーは非常に低いため、吸血コウモリは一回の食事で体重の1.4倍もの血液を飲み込まなければならない。

吸血コウモリは、鼻の周りに赤外線センサーを装備し、エナメル質のない鋭い切歯で何も知らない獲物の皮膚を切り裂き、唾液には血液の循環を保つ抗凝固剤を含んだ、といった他の特殊能力も備えている。また、肘でぴょんぴょん跳ねて獲物に忍び寄ることにも長けており、走ったりジャンプしたりすることもできる。「他のコウモリの陸上移動能力ははるかに限られているのに対し、吸血コウモリの陸上移動能力は非常に優れている」とヒラー氏は言う。

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栄養価の低い食事のため、吸血コウモリは飢餓に非常に弱い。満腹になったコウモリは、毎晩の食事が取れなかった近隣のコウモリと吐き戻した血を定期的に分け合う。「誰と血を分け合うかは、主に過去に誰が助けてくれたかによって決まる」とヒラー氏は言う。つまり吸血コウモリはねぐらの仲間を認識し、過去の行動を覚えているのだ。また、彼らは永続的な社会的絆を形成する。カーター氏らは、捕獲されたコウモリは放された後も一緒に行動することを観察した。

ヒラー氏によると、吸血コウモリは血を吸う生活を維持するために、遺伝子の指示をさまざまな方法で微調整している可能性が高いという。同氏のチームは、機能するタンパク質をコード化する能力を失わせる変異を持つ遺伝子に注目した。多くの場合、そのような遺伝子は動物にとってもはや役に立たないために不活性化されるが、遺伝子を失うことで生存に有利になる場合もある。

研究者たちは、これらのプロセスが吸血コウモリでどのように進行したかを理解するために、既知の3種のうち1種のゲノムの配列を解析した。次に、それを他の26種の公開されたゲノムと比較し、吸血コウモリには欠けているが、最も近い種と遠い種には存在する遺伝子を探した。

「私たちはこの新しいゲノムを使って、吸血コウモリにつながる分岐で具体的にどの遺伝子が不活性化されているのかを調べていました」とヒラー氏は言う。彼と彼の同僚は吸血コウモリの独特の特徴に関係していると思われる13の遺伝子の喪失を正確に特定した。

これまでにも3つの発見が報告されており、甘味と苦味の知覚に関連しており、吸血鬼は味覚が鈍いことを示している。「生きた動物の血だけを吸うのであれば、新しい味覚の意味を心配したり、食べ物が腐ったりする心配はありません」とカーター氏は指摘した。

同様に、新たに発見された 10 の遺伝子喪失について、ヒラー氏は「その多くに対する最も単純な説明は、おそらく人々が言うところの『使わなければ失ってしまう』ということだと考えています」と述べている。

吸血コウモリは食事から糖分や脂肪分をほとんど摂取しないため、これらの栄養素の処理に関係する遺伝子のいくつかはおそらく不要になった。胃酸分泌に関連する遺伝子も不要になった。「彼らの胃は、人間や他のコウモリのように酸を分泌する消化器官から、膨張可能な貯蔵器官へと変化したのです」とヒラー氏は言う。吸血コウモリは夜の最も暗い時間帯に狩りをすることを好み、月明かりさえ避けるので、色覚に必要な遺伝子もおそらく不要になった。

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他の遺伝子はタンパク質の消化や潜在的に危険な微生物と戦う役割を果たしていたが、なぜ不活性化されたのかは不明だ。ヒラー氏は、血液中に存在する病原体が獲物となる動物の他の組織に存在する病原体と大きく異なるため、免疫関連遺伝子の重要性が失われた可能性もあると述べている。

最も興味深いのは、特定の遺伝子を捨てることで、吸血コウモリが「非常に特殊な」生活様式に適応するのに直接役立ったと思われる2つの事例だと彼は言う。

吸血コウモリは人間の最大800倍もの鉄分を摂取し、危険な結果を招く恐れがある。しかし研究者らは、短命な腸細胞が鉄分を腸に流し込んで排泄される前により多くの鉄分を吸収できるようにする遺伝子欠損を特定した。これによりコウモリの鉄分レベルを抑制できる可能性がある。

不活性化されたもう 1 つの遺伝子は、コレステロールから生成される分子を分解する酵素をコードしています。この分子は、学習、記憶、社会的行動に関わる脳の部分を刺激します。研究者は今後、この酵素の喪失により、吸血コウモリの社会的な習慣の一部の根底にある可能性のあるコレステロールベースの分子のレベルが上昇したかどうかを測定する予定です。

研究チームは最近、残っている2種の吸血コウモリのゲノム配列も解読し、3種の遺伝子指示を詳細に比較する予定だ。また、新たな発見は遺伝子喪失がいかに重要な進化メカニズムであるかを浮き彫りにしているが、それが全てではないとヒラー氏は言う。

「遺伝子の喪失はゲノム変化の一種に過ぎません」と彼は言う。「私たちが入手した新しいゲノムを使って、より包括的なスクリーニングを実施し、こうした適応の根底にあるものについてさらに理解を深めたいと考えています。」