科学者がオタマジャクシの尻尾に機能する目玉を取り付け

タフツ大学の研究者が1年かけてオタマジャクシの胚の小さな眼球を切り取り、それをオタマジャクシの尻尾に付け直したという事実と、孵化したときにオタマジャクシの何匹かが尻尾の目から実際に物を見ることができたという事実のどちらがクレイジーなのかは言い難い。

ご存知のとおり、視覚は本来このようには機能しません。眼球は太い神経とつながっていて、その神経が入力信号を脳に送り返し、脳が両眼からの情報を組み合わせて目の前の世界の 3D 画像を作成します。脳への直接リンクがなければ、眼球は役に立ちません。

少なくとも、科学者たちは過去数世紀にわたってそう考えてきた。しかし、過去数十年にわたって動物や人間を対象にした実験により、脳や脊髄を含む中枢神経系は、人々が考えていたよりもはるかに柔軟で順応性があることが繰り返し実証されてきた。たとえば、脳の一部が損傷すると、損傷した領域に流れていた情報は経路が変更され、脳の別の部分がその情報を処理する役割を引き受けることが多い。

そこで、これらの新しい発見を受けて、タフツ大学の研究者たちは、視神経が本当に視覚信号を受け取る唯一の経路なのだろうか、また、脊髄のさらに下にある神経など、神経系の別の部分が脳の助けを借りずに、それらの信号を独自に処理できるのだろうか、と疑問を抱きました。

彼らは、オタマジャクシがこの疑問を検証するのに良い方法だと気づいた。オタマジャクシがまだ成長している時期に手術を行えば、移植された眼が神経根を張る時間ができ、それがオタマジャクシの残りの神経系につながる可能性があるからだ。

手術は骨の折れる作業だったが、研究者たちは200匹以上のオタマジャクシの胚の尾に眼球を移植することに成功した。

改変されたオタマジャクシが孵化すると、研究者たちは被験者の視力のテストに取り掛かりました。実験生物学ジャーナルによる実験の説明は次のとおりです。

研究チームは、皿の半分を赤色光で、もう半分を青色光で照らした井戸の中に両生類の被験体を入れ、一定間隔で反転させた。訓練中、オタマジャクシが赤色光に照らされたエリアに踏み込むたびに、警告の電気ショックを与えた。休憩後、オタマジャクシは赤色光と電気による罰を関連付けることを学んだかどうか、また皿の青い側に留まるかどうかをテストされた。

盲目のオタマジャクシは皿のどちらかの側を好む傾向を示さなかったが、眼を移植されたオタマジャクシのうち7匹は青い光の中に留まることを学習し、移植された眼を通して物を見ることができることを実証した。

問題は、なぜ 7 つだけなのかということです。

その答えは、移植後にドナーの目から神経が生えてくる仕組みに関係していることが判明した。研究者らはドナーの目に赤色蛍光タンパク質を標識していたため、オタマジャクシを画像化し、神経の成長を比較することができた。被験者の半数では神経はまったく成長しておらず、残りの約4分の1では神経は成長していたが、オタマジャクシの胃の中に入ってしまった。

しかし、残りの4分の1の被験者（合計31匹のオタマジャクシ）では、神経は動物の脊髄まで伸びており、視力のあるオタマジャクシ7匹のうち6匹がこのグループに属していました。

研究者らの発見は、脊髄のニューロンが脳と同じ機能の少なくとも一部を遂行できることを示しているようだ。もしそれが本当なら、科学者は将来、脊髄の知能を麻痺した手足の動きを取り戻すなど、さまざまな医療治療に活用できるようになるかもしれない。