心臓を形づくる筋細胞などの進化上の起源をたどろうと、科学者たちは意外な場所に目を向けた。心臓も筋肉も持たない動物の遺伝子である。
研究者たちは、人間や他の動物で心臓細胞を形成することが知られている遺伝子を、筋肉も心臓もないイソギンチャクの腸で発見した。イソギンチャクは驚くべき能力を持つ海の生き物だ。細かく切り分けても、それぞれの断片が再生して新たな個体になる。
では、なぜイソギンチャクは再生できて、私たちはできないのだろうか。その「心臓遺伝子」の機能を分析したところ、遺伝子同士の相互作用の仕方に違いがあることがわかった。この違いが、再生能力の説明につながる可能性があると、フロリダ大学の生物学教授で、セントオーガスティンにあるホイットニー海洋生物科学研究所の所長を務めるマーク・マーティンデール氏は述べる。
掲載誌は米国科学アカデミー紀要。この研究結果は、人間の遺伝子間の情報伝達を調整する可能性を示しており、心臓疾患の治療や再生治癒の促進に向けた能力の向上につながるかもしれない。
「心臓細胞を生み出す遺伝子同士がどのような仕組みで情報をやり取りするのか、さらに理解できれば、人間の筋肉再生が可能になるかもしれないことを、今回の研究は示しています」とマーティンデール氏は語る。
これらの心臓遺伝子は、脊椎動物やハエで、工学分野でいう「ロックダウン・ループ」を形成する。つまり、遺伝子がオンになると、動物の細胞内で生涯にわたってオンの状態を保つよう、互いに指示し合う。言い換えれば、遺伝子がロックダウンされた動物は、新たな心臓の一部を成長させたり、そうした細胞を別の機能に使ったりできない。
「これにより、心臓細胞は常に心臓細胞のままで、他の種類の細胞になることはありません」とマーティンデール氏は述べる。
今回の研究結果は、大半の動物に見られる分化した筋細胞が、吸収と収縮の両方の性質を持つ二機能性の腸組織に由来するという考えを裏付けている。イソギンチャクの腸組織は拍動する心臓のようには見えないかもしれないが、人間の消化器系とよく似た、ゆっくりとしたリズミカルな蠕動性の収縮波を起こす。
最初の動物の筋細胞は、心臓に非常によく似ていた可能性がある。「これらの遺伝子は長い間存在し、骨格を覆う、素早くぴくつく筋肉よりも前に現れたという考えです」とマーティンデール氏は述べる。
研究を続ければ、将来、筋細胞を促してさまざまな種類の新しい細胞、心臓細胞を含む細胞へと再生させられるようになる可能性があると、研究者たちは述べている。
