放射状の形がたしかに…！

100年以上前、ドイツの科学者が｢人間の指は魚のエラから進化した｣という仮説を唱えました。その仮説は化石の裏付けがないという理由で即却下されましたが、学術誌｢Development｣に掲載されたある論文が、遺伝子の視点からその説に新たな光をあてています。

人類は数億年前の生物からいろいろな特徴を受け継いでいて、そのことは遺伝子の中に刻まれています。我々の手は先史時代の魚のヒレから進化したものだし、皮膚や歯は、はるか昔の爬虫類までさかのぼることができます。そんなわけでケンブリッジ大学の研究チームは、ガンギエイの受精卵の遺伝子を操作し、ガンギエイのエラと我々の指の進化が関係する可能性を明らかにしました。

ガンギエイはサメやエイと同様｢軟骨魚｣であり、そのエラの中には軟骨でできた｢鰓弓｣という弓条の組織があります。そして鰓弓からは、｢branchial ray｣（エラの放射状組織）が指のような形に広がっています。

1878年、ドイツの解剖学者Karl Gegenbaur氏は、魚のヒレ（ひいては四足動物の前肢）は鰓弓から徐々に変化してきたものではないかと考えました。現在のあり方は違っていても、元の設計図は共通ではないかという考えです。たしかに形的には似ているのですが、その仮説を裏付けるような化石が存在しないため、すぐさま否定されてしまいました。

Karl Gegenbaurによる人間の手と動物の前肢の対応する部分のスケッチ（1870年、パブリックドメイン画像）

ケンブリッジ大学の研究チームは、Gegenbaur氏の提起した問題に違う角度から取り組みました。Gegenbaur氏が解剖学的分析を根拠として主張したのに対し、彼らは遺伝子を使って謎を解明しようとしています。

彼らが注目したのは｢ソニック・ヘッジホッグ｣と呼ばれる遺伝子で、それは指の形や数を決めたり、正しく配置したりするのに重要とされています。例えば、哺乳類の受精卵の初期段階では親指や小指の位置を決める助けをし、その後、受精卵が成長すれば指が完全な大きさに達するのをサポートします。ちなみにソニック・ヘッジホッグっていう名前が非常に気になりますが、その由来はWikipediaに書かれています。

発達中のガンギエイ。可愛い image by Andrew Gillis/University of Cambridge

では哺乳類ではなく、ガンギエイの場合はどんな働きをしているんでしょうか？ それを確かめるべく、研究チームのAndrew Gillis氏らは遺伝子を編集し、それが働く時期をあえてずらしてみたんです。

その結果、遺伝子の働きを卵の発達初期段階で壊してしまうと、指状の組織が受精卵の鰓弓の間違った側に形成されてしまいました。また働く時期を遅れさせると、配置は問題ないのですが、数が少なくなりました。

つまり、人間の指と明らかに同じメカニズムがあるように見えたのです。

｢ここに見られる共通性の度合いは非常に強いです｣とシカゴ大学の進化生物学者で｢Your Inner Fish｣の著者、Neil Shubin氏が米Gizmodoに対して語りました。｢（実験の中で）エラの放射状組織は、発達上指と同じような挙動をしています。（Gillis氏が）考えているのは本質的に、エラの放射状組織を作る遺伝プロセスの一部が、手足の指の形成に不可欠だということです。非常に興味深い考えです｣と語っています。

ということは、Gegenbaur氏の説は正しかったんでしょうか？ Gillis氏によると、そこまでわかりやすい問題じゃないようです。考えられるのは、ヒレとエラはおそらく別々に進化したのだけれど、根底のメカニズムが同じだった、ということです。もしくは、ヒレとエラにはまったく関係がなく、たまたまいくつか同じ遺伝子を使っているということかもしれません。そのどちらなのか判定すべく、またサメとガンギエイのエラの発達に関する遺伝子についてよりよく理解されるべく、Gillis氏はこの研究が役立てばと考えています。

エラとヒレ、そして指の関係をはっきりさせるには、化石の証拠が出てくるのが1番です。Shubin氏は、｢エラと指の間の変化を捉えた化石が見つかったら、非常に面白いですね｣と語っています。

source: Development

Jennifer Ouellette - Gizmodo US［原文］

（miho）