電気魚の尾のない精子の衝撃的な意味

勇敢な泳ぎ者から不運な浮遊者へと進化した尾のない精子に賭けるのは、進化上の狂気のギャンブルのように思えるが、ある魚の群れはまさにそれを実行したようだ。 このトレードオフを理解することは、人間の病気に光を当て、伝統的な性別役割に関する生物学の教訓を揺るがす可能性を秘めています。

ガボンの川で電気魚を調査するジェイソン・ギャラントと彼のチーム。 クレジット: ローレン・ケーニッヒ

ミシガン州立大学の統合生物学者ジェイソン・ギャラント氏らは、国立科学財団から約100万ドルを投じて、尾のない精子を電気で発情するように進化したアフリカの小型魚から得られる意味を理解しようとしている。

「他の脊椎動物では逃げられないのに、なぜ電気魚が逃げられるのかを知りたいのです」と、MSU自然科学大学統合生物学科の准教授であり、MSUの生態・進化・行動プログラムのメンバーでもあるギャラント氏は言う。 「生物学における一般的な概念は、精子は安く、卵子は高価であるというものですが、これらの魚は、精子が私たちが思っているよりも高価であることを私たちに教えているのかもしれません。 彼らは精子の尾部を削減することでエネルギーを節約している可能性があります。」

Paramormyorps kingsleyae はアフリカのモルミリ科の弱電気魚で、ゾウウオとしても知られ、巨大な脳、電場を感知して生成する能力、鞭毛のない精子など、多くの興味深い適応を持っています。 クレジット: ローレン・ケーニッヒ

モルミロイドと呼ばれる魚の一種は、小さいながらも細長い口が幹に似ているため、一般にエレファントフィッシュと呼ばれています。 彼らはアフリカの濁った海に住んでおり、非常に濃いため、お互いを見つけるために短時間の電気に依存しています。 電気出力のパルスと、これらのパルスを選択して分析するために必要な脳力には、多くのエネルギーが必要です。 エレファントフィッシュは、蓄えられたエネルギーを雌を見つけることに優先的に費やし、その後、精子を卵子に運ぶ他の方法に頼った可能性があります。

そしてその理論の中には非常に多くの疑問があります。

MSU Electric Fish Lab のメンバーは、精子尾の発達を抑制すると考えられる遺伝子の確認に取り組む予定です。 彼らがそれをテストする方法の1つは、遺伝子を単離し、伝統的にくねくね動く精子を持つ別の種の魚に挿入して、尾が消えるかどうかを確認することです。 研究者らはまた、魚が精子の尾を切ることでどれだけのエネルギーを節約できるかを測定するために、呼吸を測定する方法も開発した。

モルミリ科の弱電気魚であるパラモルミロプス・キングスレエの精子は、鞭毛を持たない既知の唯一の脊椎動物種です。 パネル A は精子サンプルの光学顕微鏡画像を示しています。精子は完全に静止しています。 パネル B は、単一の Paramormyrops kinglsyeae 精子細胞の走査型電子顕微鏡画像を示しています。 クレジット: ジェイソン・ギャラント

そして研究グループは、その疑問は魚の精子だけに留まらないと考えている。 鞭毛は人間の精子を含め、私たちの生命の樹全体に豊富に存在します。 鞭毛は、繊毛と呼ばれる別の拍動する付属器官に関連しており、繊毛も同様に動く短い毛状の構造です。

「繊毛が生物学的世界を動かしているのは興味深いことです。鞭毛は実際には非常に長い繊毛であり、同じ部分がたくさんあるだけです」とギャラント氏は語った。

そして、ここに人間の健康とジェンダー規範の両方が関係します。

原発性毛様体ジスキネジア（PCD）と呼ばれるヒトの遺伝性疾患は、慢性呼吸器感染症、異常な位置の臓器、脳内の体液、不妊症を引き起こし、これらはすべて正常に機能する繊毛と鞭毛の欠如に起因します。 ギャラント氏のチームが注目している遺伝子は、PCD のいくつかの因子のうちの 1 つであるようだが、興味深いことに、無尾精子を除いてモルミロイドは元気で正常に見えると彼は指摘している。 魚の遺伝子の機能をより深く理解できれば、人間の健康問題を理解するための PCD パズルのもう 1 つのピースが得られる可能性があります。