研究が変態の理解を一新(Study reshapes understanding of metamorphosis)

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2026-09-08 スタンフォード大学

スタンフォード大学主導の研究チームは、海洋性のギボウシムシ類(acorn worm)Schizocardium californicumの変態過程を単一細胞レベルで解析し、幼生の細胞の多くが成体で別の細胞種へ「再プログラム」されることを示した。研究では、5段階の発生過程から8万7,000個以上の細胞を採取し、単一細胞RNAシーケンスによって遺伝子発現を比較した。その結果、幼生の神経細胞や腸細胞などが、成体では異なる機能を持つ細胞へ変化していることが判明した。また、蛍光標識によって幼生期の細胞を追跡すると、それらが大量に死滅して新しい細胞に置き換わるのではなく、成体まで残存して細胞運命を変えていることが示された。これは、左右相称動物における正常な発生過程で広範な細胞再プログラムが起こることを示す初めての強い証拠とされる。変態の仕組みだけでなく、動物の発生進化や再生能力を理解する手掛かりとなる成果である。

研究が変態の理解を一新(Study reshapes understanding of metamorphosis)
As the acorn worm Schizocardium californicum grows, it undergoes a radical physical transformation that completely changes its body shape. Illustrations by Sami Chang. | Paul Bump

<関連情報>

半索動物では、異なる細胞状態によって幼生と成体の体構造が規定される Distinct cell states define larval and adult body plans in a hemichordate

Paul Bump,Carolyn Brewster,Laurent Formery,Lauren Lubeck,Catherine Campbell,Maurizio Morri,Rene Sit,Daniel S. Rokhsar,Blair Benham-Pyle,Alejandro Sánchez Alvarado & Christopher J. Lowe
Nature Communications  Published:08 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-77191-y

Abstract

A major gap in our understanding of animal development is how adult body plans arise in animals with indirect development, where adults emerge from the transformation of a distinct larval form during metamorphosis. We address this question by examining cellular changes in the enteropneust hemichordate Schizocardium californicum, a species with a complex lifecycle and dramatic metamorphosis. Employing whole-body single-cell RNA sequencing, we chart the cellular composition and transcriptional dynamics of larval, metamorphic, and adult stages. Our tissue-level atlas reveals that ectodermal and endodermal cell types in larvae and adults occupy distinct transcriptional spaces, showing greater similarity to other cell types within the same life stage than to their counterparts in the opposite stage. In contrast, mesodermal cell types from both larvae and adults cluster closely together, indicating conserved transcriptional profiles. These findings demonstrate that the extensive morphological reorganization during metamorphosis is accompanied by broad shifts in transcriptional identity and reveal life-history stage as a major organizing axis of cellular state during the larva-to-adult transition.

細胞遺伝子工学
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