アンコウは交尾相手と融合するために免疫システムを削除した

アンコウは交尾相手と融合するために免疫システムを削除した

アンコウほど奇妙な生物はそう多くありません。アンコウは交尾相手を見つけるのが非常に難しいため、水中でオスとメスが交尾すると、オスはメスと組織を融合させて一生を共にします。融合後、メスとアンコウは呼吸器系と消化器系を共有します。

科学者たちは今、アンコウがこのような性的寄生を成し遂げるのは、免疫系の重要な部分を失っているためであり、そのことで組織拒絶反応なしに二つの体が一つになることが可能になっていることを発見した。(『ディープ・スペース・ナイン』の共生生物ジャッジア・ダックスを覚えていますか?)

ヒトを含むすべての脊椎動物は、2種類の免疫システムを持っています。1つ目は自然​​免疫システムで、毛髪や皮膚などの粘液性物理的バリアや、病原体を食べるマクロファージなどの様々な化学物質を用いて、微小な侵入者による攻撃に迅速に反応します。2つ目の防御線は適応免疫システムで、病原体を攻撃する「キラー」T細胞と、特定の細菌やウイルスと戦うために特別に作られた抗体の両方を生成します。この2つのシステムは連携して感染症と闘い、病気を予防します。

しかし、ドイツのマックス・プランク研究所とワシントン大学の研究者らは、木曜日に科学誌「サイエンス」に発表した研究で、多くのアンコウ類(300種以上)が長い年月をかけて進化し、適応免疫系を制御する遺伝子を失っていることを発見した。つまり、抗体を作ることができず、T細胞が欠如しているということだ。

「アンコウは、私たちが不可欠だと考えている免疫機能を、この生殖行動と引き換えにしてしまったのです」と、ドイツ・フライブルクにある同研究所の免疫生物学・エピジェネティクス部門の教授で、この論文の筆頭著者であるトーマス・ベーム氏は言う。

この結論に至るために、ボーム氏と彼の同僚たちは過去6年間、世界中から採取したアンコウの組織サンプルの遺伝子検査を行ってきた。彼らは深海トロール網を使って水深1,000フィート(約300メートル)の深海でアンコウを捕獲しようと試みたが、アンコウは希少で捕獲が難しいため、生きた標本を採取することができなかった。そこで研究者たちは、遺伝子分析に必要な組織を得るために、博物館のコレクションや他の研究室に保管されている、保存料に漬け込まれたアンコウをくまなく調べた。中には数十年前のものもあった。

アンコウ科には複数の生殖方法があります。一部の種のメスは1匹のオスと融合しますが、他の種は複数のオスと融合し、さらに別のグループは一時的な融合しかしません。研究チームは10種の31個の組織サンプルを粉砕した後、遺伝子検査を実施し、一時的に交尾相手と融合する種は抗体の成熟を担う遺伝子を欠いていることを発見しました。交尾相手と永続的な愛着関係を築く種は、すべての脊椎動物の自然免疫システムの基盤となるT細胞受容体と抗体遺伝子の組み立てを担う一連の遺伝子も失っていました。

「このようなことが起こる遺伝的素因があると考えるのは直感的でした」と、アンコウ類の特異な免疫システムについてボーム氏は語る。「これは、これらの動物が自らの一部を拒絶し、このような交配を許容する能力を持たないことを示す、初めての証拠です。」

アンコウ

写真:セオドア・W・ピエッチ/ワシントン大学

ヒトを含む他のすべての脊椎動物種では、組織の融合は免疫反応を引き起こします。なぜなら、宿主の体は新しい組織を侵入者とみなすからです。実際、臓器移植を成功させるには、医師がドナーとレシピエントの組織を慎重に適合させるだけでなく、レシピエントの免疫系を一時的に抑制し、致命的な免疫反応を起こさないようにする薬を処方する必要があります。ボーム氏によると、アンコウも進化を通じて同じことを行ってきたのです。

「適切な免疫反応に不可欠なものがすべて失われています」と、複数の動物種の免疫系を研究しているボーム氏は言う。「外来の侵入者を認識する受容体が存在しません。基本的に無防備です。このような患者は生き延びることはなく、すぐに死んでしまうでしょう。」

ボーム氏は、ワシントン大学名誉教授のテッド・ピエッチ氏と共同研究を行っていた。ピエッチ氏は1970年に大学院1年生だった頃から、アンコウとその奇妙な生理機能を研究してきた。ピエッチ氏によると、メスとオスがどのようにして組織を結合できるのかという謎につ​​いて、過去50年間考え続けてきたという。「ずっと謎でしたが、ついに答えが見つかったと思うと、本当に嬉しいです」と彼は語る。

他の生物学者たちも、アンコウの謎を解こうと試みている。ノルウェー、ボードーにあるノルド大学の大学院生、アーセニー・デュビン氏は昨年、Biology Letters誌に、アンコウの一種で免疫系経路が失われていることを詳述した論文を発表した。最近、アンコウの免疫系に関する博士論文を執筆したデュビン氏は、この新たな研究がこの奇妙な生物への理解を深めたと称賛した。「私たちが論文を発表できなかったのは残念です」とデュビン氏は言う。「私も同じ研究をするために助成金を申請するつもりでした。とても興味深い研究です」

ボーム氏は、この発見がヒトにおける免疫抑制の新たな理解につながり、将来的には臓器移植患者へのより良い治療法につながることを期待していると述べています。「進化論的な観点から言えば、免疫学者なら誰でも、免疫システムの自然免疫と適応免疫を切り離すことは不可能だと言うでしょう」とボーム氏は言います。「この2つの免疫系は5億年以上も共存しています。どちらか一方に手を出すと、壊滅的な事態を招きます。これが最初の大きな驚きです。希望があり、どちらか一方がなくても生命が存在するという事実です。」

ボーム氏は、アンコウが何らかの方法で自身の自然免疫系を強化し、適応免疫系の喪失を補っていると考えています。それがどのように、そしてもし実際に起こるのかを理解すれば、ヒトの移植患者に対する新たな治療法の開発につながる可能性があり、ボーム氏の研究グループの今後の研究課題となるでしょう。

「自然を観察することで、システムの中で許容される変動性について理解を深めることができると強く信じています」とボーム氏は言う。「適切なものを見つけることができれば、システムの中で何が可能なのかを理解できるかもしれません。そうすれば、それを操作できるようになるかもしれません。」


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