ホヤは興味の宝庫〜発生遺伝学へのいざない
笹倉 靖徳 教授
世界には色々な生き物がいます。どれも不思議な仕組みをもって生きており、その謎を追求することが生物学の大きな目的の一つです。そんな生き物の不思議に魅せられた一人、下田臨海実験センターの笹倉先生は、ホヤという動物を使って、発生遺伝学の研究を行っています。今回は、ホヤの研究の面白さを知るべく、笹倉先生に取材を行いました。たくさんのエピソードを交えながら、発生遺伝学の最先端にせまります。
偶然読んだ新聞記事がホヤ研究との出会い
ホヤを見たことはありますか。ホヤはユニークな姿をした海の動物です。幼生はオタマジャクシ型をしていますが、何かにぶつかると急速に姿が変わって、成体になります。成体は、セルロース(植物の細胞壁の主成分)に全身が覆われていて、固着性といって岩などにくっつきながら生活しています。私たちヒトが属する脊椎動物に最も近い無脊椎動物なため、発生学では特に重要な動物です。
笹倉先生がホヤを研究材料に決めたのは、偶然が重なった結果でした。「もし、少しでも学生のときに勉強するものや見るものが違っていたら、私はホヤを使っていなかっただろう」と、学生時代を振り返ります。笹倉先生は当初、ショウジョウバエや酵母などのメジャーな「モデル生物」を使った研究室を希望していました。しかし、そういった研究室は人気が集中しており、どこへ配属するか悩んでいたそうです。
その頃にちょうど、偶然から転機が訪れます。京都新聞でホヤの発生をコントロールする物質の解明に関する記事が目に止まりました。それは、受精卵の中で「発生の命令書」として働いている母親由来の因子の実体がPEM(Posterior End Mark)というmRNAだったという記事でした。発生学のさらなる可能性を感じさせる研究の記事に笹倉先生は感動し、ホヤを扱う研究室への配属を決めたそうです。
現在、笹倉先生はカタユウレイボヤというホヤを使って研究をしています。カタユウレイボヤは卵が小さい点が短所ですが、ライフサイクルが2〜3ヶ月と短く、実験室内で飼えるという長所があります。これにより、実験室で遺伝学の研究ができるようになります。笹倉先生は大学院を卒業してから、ずっとカタユウレイボヤを使って研究を行ってきました。「人の興味は多岐に渡る。どれをやっても面白いのだから、一つを選ぶことが大切だ」というのが、笹倉先生の研究観です。
幼生から成体への「変態」は複雑だから面白い
ホヤが幼生から成体に姿を変えることを「変態」と言います。笹倉先生がホヤの変態を研究し始めたのも、全く偶然の結果でした。遺伝学の研究目的で、カタユウレイボヤの突然変異体を作る技術を開発したとき、偶然、最初に得られたのが変態に関する変異体だったのです。
ホヤの幼生は普通、ニューロンでできた付着突起が何かにくっつくと変態を始めます。しかし、この変異体では、泳いでいる途中に体幹部の変態が始まってしまいます。そうは言っても、尾部の吸収など全ての応答が起きるわけではありません。これは敏感な応答のみが水流などによって起きてしまっているためだと考えられています。
この研究から、固着したことを感じ取る付着突起への刺激は、体幹部の変態と尾部の吸収で別のメカニズムを引き起こすと考えられました。時間や栄養が重要であるカエルなどの変態とは異なり、 ホヤの変態は体内の状態だけでなく、外部からの情報も重要となります。ホヤの幼生は適した環境でなければ絶対に変態しません。研究が進むにつれ、ホヤの変態は単純なようでとても複雑であることが分かってきました。こういった奥深さが笹倉先生をホヤの変態の研究に惹きつけているのだと思います。
遺伝学での「母性因子」にも関心
笹倉先生は「ただの単純な球である受精卵がどのようにして複雑な体を作っていくのか」という、発生学の根源的な問いも研究テーマにしています。偏って存在する物質が、どこに何を作るかをあらかじめ決めていて、それをただ拡大コピーすることが発生なのでしょうか。それとも、パターンは何もなくて、個々の細胞が調節し合いながら個体を形作っていくのでしょうか。これはどちらも正解と言えます。全く物質の偏りがない場合、発生は起きません。 また、細胞同士の位置関係が細胞の運命を決めることが知られています。偏って存在する物質が何なのか、共有している原形質の中でどのような仕組みで偏りを作っているのかが興味のもたれるところです。
笹倉先生がホヤに興味をもったきっかけでもあるPEMなどの母性mRNAに関する研究は、今でも重要なテーマの一つであり、その研究の中で、母性遺伝子の働きを止めてみることができるようになってきたそうです。これをMASK(Maternal mRNA-specific knockdown)法と言います。この方法はとても単純で、母性遺伝子の前方領域にGFP(緑色蛍光タンパク質)などを繋いで導入した系統に卵を作らせると、利用した前方領域の母性遺伝子が発現しなくなるというものです。笹倉先生はこのMASK法を使って、母性mRNAの働きを一つ一つ調べていきたいと言います。「MASK法で母性遺伝子をMASKする」と嬉しそうに語ってくれました。
生き物の興味の宝庫を自分自身で調べ明らかにする
ショウジョウバエや酵母といったオーソドックスなモデル生物に比べて、ホヤは研究者人口があまり多くありません。また、ホヤの研究の中でも、幼生の初期発生に比べて、母性因子や変態については研究者が少ないようです。笹倉先生は「自分がいなくても進む研究はしたくない」と言います。ほかの人が注目していない研究を行うということは、全て自分自身で調べなくてはいけないため苦労もありますが、その分野の唯一の人になれるという長所もあります。難しさの分、代わりに面白さがあるということです。「誰も見たことのないような興味の宝庫が詰まっている」という笹倉先生の表情は本当に楽しそうでした。
生物学を志す若者は生き物の面白さを味わって
これから生物学を志す若者へ向けて、笹倉先生は「とにかく生物に興味を持ってほしい」「どんな生物にも色々な面白いことが転がっている」「もっと知りたいという興味を失わないでほしい」とアドバイスされています。何かのための生物学ではなく、それ自体を面白いと思うことが大切だということです。ご自身の言葉の通り、笹倉先生は生物への興味を常にもち続け、最先端のさらなる研究に向かっていらっしゃいました。
【取材・構成・文 筑波大学 生物学類 角田 淳平】