船山典子 理学研究科准教授の研究グループは、藤森俊彦 基礎生物学研究所教授、松本健郎 名古屋工業大学教授との共同研究で、カイメン動物の骨格は、カイメン体内で微細な骨片（ガラス質の針状の建築資材）を新たに発見した骨片運搬細胞がダイナミックに運び、骨片が立てられ、さらに繋げて組み上げて構築する全く新しい骨格形成機構であること、即ち、既知とは根本的に異なる動物の形づくり機構を発見しました。
本研究成果は、米国科学誌「カレント?バイオロジー」（电子版）に9月17日付けで掲载されました。
研究者からのコメント
船山准教授
本研究で解明された、一连の细胞の働きの繰り返しによる自己组织化としてそのときそのときの个体に合わせて骨格を构筑できる机构は、既知の动物の骨格形成机构とは根本的に异なり、动物の形态形成机构に全く新しい知见を加えるものです。これまで见逃されていた同様の细胞作用による形作り机构がカイメン以外の生物でも用いられている可能性があります。また、カイメン动物は种ごとに非常に多様な形を持つこと、中にはとても不思议な形を持つものもあることが知られていますが、本研究で解明された骨格形成机构が、この様な多様な形づくりの基础であるだろうと考えています。
骨片骨格が组み上げられる様子の动画を见ると、どうしてこのようなことが细胞の働きで出来てしまうのか、この様な仕组みがどうやって进化したのかなど、自然の仕组みの不思议を感じます。この研究成果、特に映像は、研究者に限らず子供から大人までの兴味を刺激するものだと思います。多くの方に楽しんでいただけたら嬉しいですし、思いがけないところでこの研究成果が発展するかも知れないと期待もしています。この研究を通じて私达は、生物学に限らず様々な分野の研究者と共に考え助け合う楽しさ、视野が広がっていく楽しさを学びました。これからもこの様に研究を続け、まだまだ残るカイメンの骨格形成の仕组みの谜を一つ一つ皆で解いていきたいと思っています。
概要
动物の体の形は骨格の形で决まるため、骨格形成机构を解明することは、动物の形作りの原理を知るために重要です。进化的に最も古い多细胞动物カイメンの骨格は、微细なガラス质の骨片が立てられ繋げられた基本的には柱と梁构造であることは知られていたものの、このような构造をどの様な细胞がどのような机构で形成するのかについては100年以上、全く未知のままでした。
本研究では、カイメン动物の骨格を构成する微细な骨片（ガラス质の针）を蛍光で可视化し、骨格形成野中心的な担い手である骨片を运搬する细胞を新たに発见し、骨片がカイメン体内において时には体の反対侧にまでダイナミックに运ばれ、运ばれた先で骨片を体の表面の上皮组织に刺すことで骨片の先端が持ち上げられ、基底侧端が固定されて柱の様に立てられ、さらに立った骨片の先に新たな骨片が繋げられるという、まるで建物の柱と梁を1本1本组み上げてゆくような动物の新规の骨格形成机构を発见しました。
本研究の结果、「あらかじめ决められたパターンに添って、细胞が集まり骨格パーツ（脊椎动物であれば软骨など）を作り骨格が形成される」という既知の脊椎动物や昆虫の骨格形成机构とは根本的に异なる「骨格パーツ（骨片）を作る场によらず、自在に运んで骨格を次第に组み上げる」というカイメンのダイナミックで柔软な骨格形成机构が解明されました。加えて、この様な骨格形成机构を持つからこそ、カイメン动物が周りの环境に合わせて个体を成长させ、生育条件が良ければ成长し続けられることが明らかになりました。
A： 研究に用いているカワカイメンの無性生殖系「芽球からの個体形成」では、直径約0.5mmの芽球の殻（gc）の中に入っている数千個の全能性幹細胞集団が、芽球の殻の外に這い出し、分裂?分化して殻の周りに機能的な小さな幼弱個体が形成される。この過程で全く骨格が無かったところから、骨片が立てられ、繋げられ、ポールでテントを支えるように体が支えられ、個体が成長する。B： 上皮組織の上を骨片を運ぶ細胞種を新たに発見、骨片運搬細胞と名付けた。C： 蛍光で骨片を可視化し、カイメンの下からタイムラプス撮影を行い運搬された骨片の軌跡を解析することで、骨片が体内をダイナミックに運ばれた後に立てられていることを明らかにした。D： カイメン側面からの詳細なタイムラプス撮影法を確立し得られた骨片骨格。左上の時間は撮影開始からの時間である。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
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Sohei Nakayama, Kazushi Arima, Kotoe Kawai, Kurato Mohri, Chihiro Inui, Wakana Sugano, Hibiki Koba, Kentaro Tamada, Yudai J. Nakata, Kouji Kishimoto, Miyuki Arai-Shindo, Chiaki Kojima, Takeo Matsumoto, Toshihiko Fujimori, Kiyokazu Agata, and Noriko Funayama
"Dynamic Transport and Cementation of Skeletal Elements Build Up the Pole-and-Beam Structured Skeleton of Sponges"
Current Biology 25, Published Online: September 17, 2015
関连リンク
- Sponge cells build skeletons with pole-and-beam structure（EurekAlert!）
- 朝日新聞（9月24日 12面）、京都新聞（9月26日 9面）および科学新聞（10月2日 4面）に掲載されました。
