フランケンシュタインはフィクションではないのですか？海には「縫い目モンスター」もいるよ～

トゥチョンクリエイティブ

フランケンシュタインは、スクリーンの前にいる人なら誰でも知っていると思いますが、イギリスの女性作家メアリー・シェリーがさまざまな人間の体を使って作り出した人造人間です。彼は世界で最も有名な「縫い目モンスター」です。フランケンシュタインはフィクションだが、現実には縫い合わせて新しい生物を形成できる生物が存在する。

クシクラゲ、通称ウミクルミ。名前に「クラゲ」という言葉が含まれていますが、実際には刺胞動物ではなく、有櫛動物です。私たちがよく目にするクラゲや赤いサンゴは刺胞動物門に属します。有櫛動物門は、ほぼすべてさまざまな種類のクシクラゲ類で構成されています。

このクシクラゲは名前に「クラゲ」という言葉があり、クラゲのように見えますが、なぜ 2 つの異なるカテゴリに属する​​のでしょうか。

実際、クシクラゲとクラゲは見た目は似ていますが、根本的な違いが数多くあります。例えば、狩りの方法。クラゲは狩りや防御に刺胞細胞（特殊な細胞）に依存しています。クシクラゲ類には刺胞細胞がなく、代わりに特殊なグリア細胞（コロブラスト）を使って獲物にくっつきます。もう一つの例は神経系です。クラゲには単純な神経ネットワークしかありませんが、クシクラゲには個別のニューロンと感覚器官があり、神経系はより複雑です。

クシクラゲとクラゲが非常によく似ている理由は、同様の環境に生息し、環境に適応する過程で形式的または機能的な特徴を進化させてきたためです。この現象は「収斂進化」と呼ばれます。魚とイルカと同じように、前者は魚類であり、後者は哺乳類です。この現象は自然界では非常によく見られます。同様の例としてはコウモリや鳥などが挙げられます。前者は哺乳類であり、後者は鳥類です。サボテンと多肉植物。前者はサボテン科に属し、後者は分類学上の科や属には属しません。

クシクラゲには興味深い点がたくさんあります。クシクラゲの体表には8枚のクシ板が並び、繊毛で覆われています。これらの繊毛のリズミカルな動きにより、クシクラゲは水中を泳ぐときに非常に優雅に見えます。このユニークな動き方と、クシクラゲの生物発光能力が組み合わさって、クシクラゲは水中を歩くネオンサインのように見えます。

しかし、クシクラゲの最もユニークな点は、負傷した 2 匹のクシクラゲを「縫い合わせて」新しい個体を形成し、治癒の目的を達成できることです。

10月7日、カレントバイオロジー誌に「融合した有櫛動物の急速な生理学的統合」と題する論文が掲載され、クシクラゲの「縫合能力」の発見過程が明らかになった。ある日、研究者たちは実験室の水槽の中に異常なクシクラゲがいることに気付きました。この個体は異常に大きく、2 つの口側端と 2 つの頂端器官を持っていました。その外見から、それは2人の個体が融合したように見えました。そこで研究者たちは、クシクラゲには融合能力があるのではないかと大胆に推測し、その推測に基づいた実験を行った。

研究者らは、異なる場所と異なる日に採取したクシクラゲを選択し、各個体の葉の一部を切り取り、切り口を合わせて解剖皿に一晩固定し、10回の独立した移植実験を行った。

研究者らは、蛍光標識された食物粒子を観察することによって、融合したクシクラゲの消化器系が物質移動の機能的結合を達成していること、つまり、消化産物がもともと独立していた2つの消化器系の間で流れることができることを発見した。これは、2 人の消化器系が物理的に接続されているだけでなく、機能的にも結合されていることを示唆しています。

食物伝達と消化器系は共有されているが、融合後もクシクラゲの排泄機能は同期されておらず、2つの肛門は独立して排泄する。簡単に言えば、2 つのクシクラゲは融合しているものの、ある程度の独立性は保持されています。

つまり、フランケンシュタインとは異なり、融合後のクシクラゲは「新しい個体」ではなく、「融合した体を共有する2つの個体」なのです。

これを見て、疑問を持つ友人もいるかもしれません。生物学的異種移植は難しいだけでなく、拒絶反応も引き起こしやすいです。なぜクシクラゲはこんなに簡単に融合できるのでしょうか?

研究者らは、クシクラゲには、生物が「自己」と「非自己」を区別するために使用する免疫機構である異物認識システムが欠けているのではないかと推測している。生物が外部からの侵入者（細菌、ウイルス、寄生虫など）を識別して排除するのを助けるだけでなく、自身の組織や細胞を識別して許容するのにも役立ちます。血液型の異なる人の間で輸血ができないことも、臓器移植の際に拒絶反応が起こることも、同種認識システムと密接に関係しています。

クシクラゲ類に相同認識システムがないのは、進化の過程で自由に浮遊する生活様式をとった結果である可能性がある。

クシクラゲが融合する能力は、その独特な神経系にも関係している可能性がある。クシクラゲには脳のような中枢制御器官がないため、神経系はより可塑性があり、融合後の新しい状態に適応しやすくなります。

さらに、実験では、損傷を受けた2つのクシクラゲが組織を切断した後、すぐに治癒し、連続した表皮とグリア層を形成することができ、強力な再生能力と創傷治癒能力があることが示されました。この能力は、融合プロセス中に生理的に統合されるのにも役立つ可能性があります。

クシクラゲに関しては、まだ解明されていない謎が数多くあります。例えば、この能力はクシクラゲの生存と繁殖にとってどのような利点があるのでしょうか?融合した個体のエネルギー代謝はどのように制御されるのでしょうか?融合はクシクラゲの個体群動態と生態系の機能にどのような影響を与えるのでしょうか?

クシクラゲ以外にも、同様の融合能力を持つ生物はいくつか存在します。例としては、ヒドラや、火山サンゴなどの一部の刺胞動物が挙げられます。これらは外傷後に組織を再生することができ、場合によっては他の個体と融合することさえできます。これらの生物は、互いに接触すると連続した細胞層を形成する単純な組織構造を持っています。

ホヤ類は循環器系と神経系を共有する「共生融合」を通じて群れを形成することができる。さらに、ホヤは遺伝的に自分と似た個体を認識して統合する一方で、適合しない個体を拒絶することができます。

一部のコケ類（リトープス属のいくつかの種など）は、成長中に他のコケ類の個体と融合して、連続した植物構造を形成することがあります。この現象は通常、湿気の多い環境で発生し、水と栄養源を共有することで生存の可能性を高めます。

クシクラゲ類や同様の能力を持つ生物の研究は、人類の起源を理解するのに役立つだけでなく、医療技術の向上にも重要な意味を持ちます。

クシクラゲ類は、動物の共通祖先から分化した最も古いグループの一つである可能性がある。 「クシクラゲには融合能力がある」という事実は、初期に分化した動物には複雑な免疫拒絶システムがない可能性があることを示唆している。この発見は、動物の進化における自己認識メカニズムの起源を研究するための新たなアイデアを提供し、科学者が多細胞生物におけるこのメカニズムの進化プロセスを理解するのに役立ちます。

クシクラゲなどの生物の融合能力は、組織の修復と再生を研究するための新しいアイデアを提供します。分子メカニズムに対する深い洞察を得ることで、外傷や臓器不全などの疾患に対する新たな治療法を開発することができます。これらの生物の融合メカニズムを理解することは、臓器移植における免疫拒絶の問題を解決し、移植臓器の生存率を向上させるのに役立ちます。腫瘍の成長と拡散には細胞の融合と移動も伴います。クシクラゲなどの生物の融合メカニズムを研究することで、腫瘍の発生と発達をより深く理解し、がん治療の新たなターゲットを提供するのに役立ちます。

クシクラゲの融合能力は、生命の進化の一端を私たちに明らかにし、再生医療やがん研究などの分野にも新たなインスピレーションを与えました。研究が深まるにつれ、一見単純な海洋生物から生命の謎についての答えをさらに発見できるようになると信じています。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。

著者: ビガン・ヤオ（ポピュラーサイエンス作家）

査読者: Zhao Xumao、蘭州大学若手研究者

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司