2024-10-21 京都大学
人間を含む左右相称動物の多くは、口から肛門まで貫通する消化管を持ち、食べたものを消化・吸収し、不要なものを排泄します。このような貫通型の消化管は、左右相称動物の進化で獲得された新しい特徴であり、これが機能するためには、入口(口)と出口(肛門)を適切に制御する仕組みが必要です。
山下高廣 理学研究科講師、谷口俊介 筑波大学准教授、山本卓 広島大学教授らの研究グループは、シンプルな消化管を持つウニの幼生をモデルに、この制御メカニズムの解明を目指しました。その結果、ウニ幼生において、腸の入口である幽門と出口である肛門が、光に応答して開口する現象を発見しました。さらに、これらはそれぞれ異なる光波長に反応し、同時に開くことが極めて稀であることも明らかになりました。幽門が開くときは肛門が閉じ、肛門が開くときは幽門が閉じることで、食べたものを適切に消化管内に留め、効率的な消化吸収を可能にする仕組みが進化してきたと考えられます。特に、消化管が光によって制御されるという新たなメカニズムの発見は、外的環境の変化を利用した効率的な栄養吸収が、動物の繁栄に大きく寄与してきたことを示唆しています。
今後、消化管の入口と出口の開閉が脳や神経系により制御されるメカニズムを解明することにより、消化吸収が進化の過程でどのように脳の発達や神経系の進化と関係してきたかについて、新たな視点を提供します。
本研究成果は、2024年10月18日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
(上段)ウニ幼生を側面から見た模式図。食道、胃、腸と消化管が3区画に分かれている。腸の入口と出口にそれぞれ幽門と肛門が存在する。(下段)肛門(矢尻)が閉じている状態で光を当てると30秒から2分後に開口する。肛門の開口により腸の内容物が排泄されるため腸が収縮する。
詳しい研究内容について
ウニが光により腸の入口と出口の開閉を制御するメカニズムを発見
研究者情報
研究者名:山下 高廣
