光は生命活動におけるエネルギー源や視覚の情報源として非常に重要であり、その情報に応答するシステムが進化の過程で発達してきたと考えられています。しかしながら、単細胞生物でみられるような、光応答として繊毛が反応する現象が、後口動物内でも存在し機能しているのかは、よく分かっていませんでした。

　本研究では、後口動物のうち、繊毛のみで運動するプランクトン性のウニ幼生に着目し、光の照射がその行動に及ぼす影響を注意深く観察しました。その結果、強い光の照射により、遊泳方向を逆転させることを発見しました。ウニ幼生の遊泳行動は、体の表面に生えている繊毛の協調した動きで支えられているため、この現象は、光応答として繊毛運動に変化をもたらすメカニズムが、ウニの幼生内に存在していることを意味します。さらに、光受容体としてオプシン２というタンパク質が働くことを見いだすとともに、ウニ幼生が前方へ遊泳するための繊毛運動を恒常的に駆動しているコリン作動性神経のシグナル伝達が、光の刺激により抑制され、遊泳方向の転換が生じる可能性が示されました。

　以上のことから、ウニ幼生では、光応答として神経制御下の繊毛運動に変化を生じることが明らかになりました。これは、同じ後口動物に属するヒトのような比較的大きな動物においても、小さな繊毛の動きが光の強弱により左右されていることを示唆しており、例えば「光くしゃみ反射」のような、光、神経、繊毛の関わりが想定されるさまざまな生命現象の解明に貢献することが期待されます。

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プレスリリース

研究代表者

筑波大学生命環境系
谷口 俊介　准教授

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