くしゼリーの脳内：以前の科学者

神経系の特殊な細胞であるニューロンは、おそらく最も複雑な細胞タイプです。 人間では、これらの細胞は膨大な量の情報を処理および送信することができます。 しかし、これらの複雑な細胞が最初にどのように出現したかについては、長期にわたる議論が続いています。

今回、日本の科学者たちは、最も遺伝性の神経系で機能している可能性が高いメッセンジャー（ある細胞から別の細胞に信号を運ぶ分子）のタイプを明らかにした.

この研究は 8 月 8 日に出版されました。 自然の生態と進化、 また、2 つの異なる初期の動物系統であるクラゲとイソギンチャク (刺胞動物とも呼ばれる) とクシクラゲ (クシクラゲ) の神経系の間の重要な類似点も明らかになり、ニューロンは 1 回だけ進化したという以前の仮説を再燃させました。

単純であると考えられているにもかかわらず、古代の動物の神経系についてはほとんどわかっていません。 より複雑な動物が現れる前に分岐した 4 つの動物系統のうち、クシクラゲ (分岐した最初の古代系統) とベアボーン (分岐した最後の古代系統) だけがニューロンを持っていることが知られています。 しかし、刺胞動物やより複雑な動物と比較した足根ゼリーの神経系の独自性、およびそれらの間で分岐した 2 つの系統にニューロンがないことから、一部の科学者は、ニューロンが 2 回進化したという仮説を立てています。

しかし、沖縄科学技術大学院大学（OIST）の発生神経生物学ユニットを率いる渡辺教授は、納得がいかないままでした。

「実際、クシクラゲには、より高度に発達した動物系統に見られるニューロトロフィンの多くが欠けています」と彼は言いました。 「しかし、私にとって、これらのタンパク質の欠如は、独立したニューロンが発生するための十分な証拠ではありません.」

渡辺教授は、神経伝達物質の古代の多様なグループに研究の焦点を当てました。 これらは神経ペプチド鎖と呼ばれ、消化酵素によって多くの短いペプチドに分解される前に、長いペプチド鎖としてニューロンで最初に合成されます。 これは、刺胞動物に見られるメッセンジャーの主な形態であり、人間や他の複雑な動物の神経伝達においても役割を果たしています。

しかし、コームゲルで同様の神経ペプチドを見つけようとした以前の研究は成功しませんでした。 渡辺教授は、主な問題は、成熟した短いペプチドは短い DNA 配列によってのみコードされ、これらの古代の菌株では頻繁に変化するため、DNA の比較が非常に困難になることであると説明しました。 AI は潜在的なペプチドを特定しましたが、実験的に検証されていません。

そこで、渡辺教授の研究チームは、この問題に新しい方向からアプローチしました。 彼らは、海綿、兵隊、クシクラゲからペプチドを抽出し、質量分析を使用して短いペプチドを検索しました。 チームは、刺胞動物で 28 の短いペプチドを見つけ、ゲルをくしで調べ、それらのアミノ酸配列を決定することができました。

研究者はその構造を知ったので、蛍光顕微鏡で短いペプチドを視覚化し、中空ゲルとコームゲルの両方でどの細胞が生成されたかを確認できました。

くしゼリーの中で、彼らは神経ペプチドを発現する細胞の 1 つのタイプが古典的なニューロンに似ていることを発見し、ニューロンと呼ばれる細い突起が細胞の外側に伸びていることを発見しました。

しかし、短いペプチドは、ニューロンを欠いた第 2 のタイプの細胞でも産生されました。 研究者は、これらが神経内分泌細胞の初期バージョンである可能性があると考えています。神経内分泌細胞は、ニューロンから信号を受け取り、ホルモンなどの信号を体内の他の器官に放出する細胞です。

研究者はまた、櫛状ニューロンとゼラチン状ニューロンで発現された遺伝子を比較しました。 彼らは、いくつかの一般的な短い神経ペプチドを持つことに加えて、両方のニューロンがニューロン機能に不可欠な他のタンパク質の同様のセットも発現することを発見しました。

「唾液ペプチドを発現するニューロンは、より複雑な動物に見られるニューロンと同一であることはすでにわかっています。 現在、中足骨ゼリーニューロンも同様の「遺伝的特徴」を持っていることがわかっており、これらのニューロンが同じ進化の起源を共有していることを示しています.

渡辺教授は、これは、ペプチドを発現するニューロンがおそらく最も祖先の形態であり、化学的神経伝達物質が後で出現することを意味すると付け加えた.
渡辺教授にとって、これらの調査結果は、彼の研究の最前線に新しく刺激的な問題を提起します。

「これが本当なら、私は非常に興味があります。ペプチドを発現するニューロンはどこから来たのでしょうか?そして、なぜ彼らの祖先の動物はニューロンを発達させる必要があったのでしょうか?今、私たちは最初のニューロンがどのように見えたかについてより明確な考えを持っています. 、元の投稿の検索を開始できます。