ヒトデが（意図的に）手足を失って生き残る方法

ヒトデは生き残るために、捕食者から逃れるために自らの体の一部を切断する。ヒトデは最終的に失った手足を再生するが、この生物学的プロセスがどのように機能するかは謎のままである。現在、科学者チームが、ヒトデ（ Asterias rubens ）の手足切断を引き起こす神経ホルモンの一種を検出した。この発見は、8月29日にCurrent Biology誌に掲載された研究で詳細に述べられている。

自切とは何ですか?

自切とは、動物が体の一部を切り離しても生き延びる能力のことで、食べようとする動物から逃れる手段です。トカゲは逃げるために尻尾を落とし、イモリは手足、目、あご、脊髄などを再生することができます。ヒトデは腕を 1 本以上切り落としますが、自切で失った手足は時間の経過とともに再生します。

「自切が起こる部位の組織は、急速な再生を促すようにあらかじめ適応している」と、ロンドン大学クイーン・メアリー校（QMUL）の生物学者で、研究の共著者でもあるモーリス・R・エルフィック氏はポピュラーサイエンス誌に語った。 「まるでヒトデが、自切後の再生が生涯のある段階で起こることを予期して作られているかのようだ。つまり、捕食者に襲われたり、腕が岩の下に挟まって逃げなければならなくなったりするだろうということだ。」

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エルフィック氏によると、科学者が海岸沿いでヒトデを採集すると、生涯のある時点で明らかに腕を1本か2本失った生物が多数見つかることが多いという。

「再生した腕は他の腕よりも小さく、おそらく元の腕と同じ大きさになることはないので、自切が起こったかどうかはわかります」とエルフィック氏は言う。

自切は30年以上前に初めて科学的に説明されましたが、その背後にある分子やホルモンは依然として不明です。このプロセスの背後にある本当の意味を分子レベルで理解することは、将来の再生医療に影響を与える可能性があります。

星は私たちと同じ（ある意味）

当初、この新しい研究チームは、哺乳類のコレシストキニン（CCK）と呼ばれる神経ホルモンを調査していました。彼らは、ヒトデの同様の神経ホルモンがどのように機能するかに興味を持っていました。

「（人間における）その生物学的作用の一つは胆嚢の収縮を刺激することであり、胆嚢の収縮によって胆汁が腸に送り込まれ、これが食物の消化を促進する役割を反映しています」とエルフィック氏は言う。

CCK は摂食行動も抑制します。胃が満腹になり、食物が腸に送られると、CCK は脳に食事をやめる時間だという信号を送るホルモンの 1 つです。

CCK が哺乳類の摂食行動に果たす役割を考慮して、エルフィック氏と、スペインのクイーンズランド大学とカディス大学の共同研究者アナ・ティノコ氏は、ヒトデが餌を食べるときに ArSK/CCK1 と呼ばれるコレシストキニン型神経ホルモンがどのように作用するかを調べていた。研究室で神経ホルモンを検査しているときに、彼らはそれが実際に一部のヒトデの自律性を誘発するものの、すべてではないことを観察した。

「動物の中には片腕しか失われなかったものもありましたが、数匹の動物では5本の腕のうち4本が自切されていました」とエルフィック氏は言う。

研究者たちは、分子レベルでは、コレシストキニン型神経ホルモンがヒトデと人間の両方で同じように作用することを発見しました。コレシストキニン型神経ホルモンは、標的細胞の細胞表面にある特定の受容体タンパク質に結合します。結合すると、最終的に標的細胞の特性の一部を変えるシグナルが発せられます。

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こうした変化の 1 つが筋肉の収縮です。人間の場合、筋肉の収縮によって胆嚢が収縮します。ヒトデの場合、これらの神経ホルモンによって引き起こされる収縮は、自切に関係しているようです。

「このペプチドの放出によって自切のプロセスが促進されるという証拠があり、それがヒトデの腕の付け根の筋肉の収縮を引き起こすと考えられます」とエルフィック氏は言う。「これにより、自切が起こった後に腕が分離し、傷口が閉じやすくなります。」

チームはまだこのプロセスがどのように機能するかについての詳細を決定中ですが、さらなる研究のためにこの分野に焦点を絞っています。

将来の治療法

ヒトデとヒトにおけるコレシストキニン型神経ホルモンの働きは非常に似ていますが、両生物はそれを異なる方法で利用するように進化してきました。しかし、類似点があることは、さらなる研究によってヒトの組織再生に関する理解が深まり、四肢損傷の治療法が向上する可能性があることを意味します。

「自切のプロセスは、生物学における多くのプロセスと同様に複雑であり、複数の要因によって制御されている可能性が高いため、ヒトデの自切のプロセスの制御に関与する他の分子を特定したいと考えています」とエルフィック氏は言う。

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また、科学者が 1 つの疑問やプロジェクトから始めて、それがまったく異なるものへと進化していく様子についても、教訓を示しています。

「この研究から得られる重要なメッセージは、結果がどうなるか常にはわからない、仮説も立てずに実験を行えることの重要性だと思います」とエルフィック氏は言う。「ただ観察するだけで、時折、本当に興味をそそられる興味深い何かを発見するのです」