科学者が吸血コウモリをトレッドミルで走らせた理由

長距離レースの前に何を食べるかとランナーに尋ねると、さまざまな答えが返ってくるだろう。レースの1時間前にフルーツや脂肪分の少ないタンパク質の軽い食事を勧めるランナーもいれば、前日の夜にパスタをたっぷり食べるようアドバイスするランナーもいる。しかし、吸血コウモリにとっては、アミノ酸が豊富な血液をたっぷりボウルに盛れば十分だということがわかった。

トロント大学の研究者らは、数匹の吸血コウモリを捕獲し、トレッドミルで走ることを教えた。研究者らはコウモリの呼吸を分析した結果、コウモリが走るための主なエネルギー源として、主に最近の吸血に含まれるアミノ酸を使っていることを突き止めた。今週、生物学論文誌に発表されたこの研究結果は、吸血コウモリが、吸血昆虫に典型的に見られる独特の代謝を発達させるように進化した可能性があることを示唆している。

炭水化物なしでも問題なし

コウモリは哺乳類の中でも特異な存在であり、吸血鬼もコウモリの中でも特異な存在です。ホラー小説に登場するこの生き物は、完全に犠牲者の血を吸って生きています。吸血コウモリは、通常、獲物の近くまで飛んでから、親指と手首を使って素早く歩いたり走ったりして近づきます。そして、ペッカリーやカピバラなどの獲物にしがみつき、歯で小さな切り込みを入れて血を吸い取ります。必要であれば、吸血コウモリは体重の 4 倍もの液体を貪り食うことができます。

しかし、血液だけに頼っているため、吸血コウモリがエネルギーとして使えるものは大幅に制限される。人間を含むほとんどの哺乳類は、通常、炭水化物と脂質を燃焼させて運動するが、血液中にはどちらも含まれていない。血液はタンパク質を構成するアミノ酸の豊富な供給源だが、通常、運動中に哺乳類が使用するエネルギーの約 10% にしか過ぎない。吸血コウモリは、何世代にもわたる進化を通じて、そのやり方を逆転させ、主にアミノ酸でなんとか生き延びている。コウモリにはインスリン分泌に必要な遺伝子がないため、利用できるもので間に合わせるしかない。

「ほとんどの動物にとって、アミノ酸は最後の手段となる燃料です」とトロント大学スカボロー校の教授で研究の共著者であるケン・ウェルチ氏は声明で述べた。「アミノ酸は体にほとんど残っていないときに燃やされるものですが、このコウモリはすぐに燃やしてしまいます。」

研究者はラットにトレッドミルでジョギングするよう訓練した

この観察結果を科学的に測定するため、研究者らはベリーズで24匹の吸血コウモリを捕獲し、ネズミの代謝率測定によく使われる小型のトレッドミルを使うよう訓練した。実験の目的は、まずコウモリに2種類の同位体標識アミノ酸を豊富に含んだ牛の血液を与え、走っているときの呼吸を測定することだった。研究者らは地元の食肉処理場から血液を調達し、ピペットを使ってコウモリに与えた。時間はかかったが、最終的に研究者らはコウモリがトレッドミルの端から飛び降りるのをやめ、一定のペースで歩き、そして走るよう訓練することができた。コウモリの中には毎秒100フィートの速度で走ることができ、その速度を90分以上維持できるものもいた。

研究者らがコウモリの息から放出される二酸化炭素を計測したところ、血の饗宴に含まれるのと同じアミノ酸の痕跡を発見することができた。血に添加された2つのアミノ酸、グリシンとロイシンの分解は、コウモリが走る間に生産する全エネルギーの60%を占めるとみられた。結局、この実験は吸血コウモリが10分以内にアミノ酸をエネルギーに変換し、それを長時間の持久走の燃料として利用できることを実証した。

このプロセスにより、吸血鬼は哺乳類の中でも独特な存在となっている。この発見は、吸血鬼の代謝が他のコウモリ種よりも、血を飲むツェツェバエに近いことを示唆している。また、飛ぶには走るよりもかなり多くのエネルギーが必要だが、研究者らは吸血鬼も飛ぶために同様にアミノ酸を燃焼していると考えている。

「さらに素晴らしいのは、筋肉に蓄えたタンパク質だけを燃焼させることで、非常に高い運動量を長時間維持できるということです」とウェルチ氏は付け加えた。これは私たちにとっては夢のまた夢だ。」