クラゲとハエは十分に食べたときに同じホルモンを使用する – Ars Technica

空腹感は表面上は非常に単純に見えますが、その裏側では複雑な伝達と信号のネットワークが関与しており、複数のホルモンが次の食事を食べるかどうかに影響を与えています。 いつ食べるのをやめるかを知る能力は動物の間で広まっているようであり、それは深い進化のルーツを持っている可能性があることを示唆しています.

新しい研究は、システムの少なくとも一部がその起源を動物に大まかにたどることを示唆しています。 研究者たちは、クラゲがいつ満腹になって食べなくなるかを判断するために使用するホルモンを特定しました。 彼らは、ショウジョウバエでも同じ反応を引き出すことができることを発見し、これら 2 つの関連する動物の非常に遠い祖先でこのシステムが機能していた可能性があることを示唆しています。 この祖先はカンブリア紀以前に生きていました。

魚（またはクラゲ）に餌をやる

明らかな口頭での対応物がないため、クラゲが食べているかどうか、ましてや飢えているかどうかを判断するのは難しいようです。 しかし、日本の研究チームは、クラゲの種類が クラドニマ・パシフィクム 触手が獲物に引っ掛かり、獲物を消化できるように触手をベルに引っ込めるなど、餌を与えている間、さまざまな典型的な行動をとります。 そして、クラゲのブラインシュリンプに餌を与え続けると、このプロセスは最終的に遅くなり、動物が十分に餌を与えられたと感じていることを示します. （そこには 映画 クラゲの餌付けに利用できます。)

これを制御する方法を見つけるために、研究者は、消化器官を含むクラゲの中心髄質と、動物の神経ネットワークの多くを含むベルを解剖しました。 次に、動物が空腹または満腹のときに、これらの組織でどの遺伝子が活性化するかを調べました。 混乱がないように、彼らはクラゲに与えられたブラインシュリンプで活性化されている遺伝子の完全なリストも作成しました. このことから、彼らは動物に餌を与えたときに活性化され、空腹時には活性化されなかった潜在的なホルモンのリストを作成しました.

最後に、彼らは、ホルモンとして作用できる小分子をコードする 43 の遺伝子を特定しました。 これらは通常、反復配列を持つ通常サイズのタンパク質であるため、スプライシングしてペプチドと呼ばれる短いアミノ酸鎖のグループを形成できます。 これらのペプチドは、ホルモンとして使用できるようになる前に、さらに修飾されることがあります。

研究者は 43 の遺伝子すべてを化学的に合成し、摂食行動を変更できるかどうかをテストしました。 彼らはそれを5つ見つけました。 そのうちの 4 つは、動物が給餌を停止するポイントまで給餌された後に活性化されました。

この研究では、研究者はこれらの 1 つに焦点を当てることを選択しました。残念な名前は (N) GPPGLWamide (彼らはそれを GLWa と呼んでいました。私も同じことをします)。 クラゲをGLWaで処理すると、複数のブラインシュリンプを給餌した場合とほぼ同じ程度に、給餌中の触手収縮が抑制されました。 それがコードする遺伝子は、クラゲ、サンゴ、イソギンチャクを含む放射状に対称な生物のグループである刺胞動物の大規模なグループに存在するため、興味深いことでもありました。 これは、さまざまな種で食欲を調節する役割を果たしている可能性があることを示しています.

ここ、あちら、どこでも？

しかし、GLWa の親戚は刺胞動物に限定されません。 遠い関連バージョンは、動物に広く見られます。 ただし、これはペプチドが同じプロセスで使用されることを保証するものではありません。 そこで、GLWa が他の場所で何ができるかを見るために、研究者は適切な研究動物であるショウジョウバエに目を向けました。 ショウジョウバエ、これは MIP と呼ばれる GLWa の近親者を持っています。

ホルモンで処理されたハエも、摂食行動の抑制を示します。 そして、ホルモンをコードする遺伝子を欠いている人は、すでに十分に食べることができても、食べ続けます. したがって、フライの同等物は同じことをしているようです。

しかし驚くべきことは、ホルモンのクラゲバージョンがハエで機能することです. ハエのバージョンのホルモンをコードする遺伝子をクラゲの遺伝子に置き換えると、ハエは通常の摂食調節を示すようになります。 または、ハエをクラゲホルモンで処理して、摂食を抑えることもできます.

ショウジョウバエは、明確な右側と左側を持つすべての動物を含むグループ Bilateria に属します。 私たちは、バイラタリアンと刺胞動物が動物の歴史の非常に早い時期に共通の祖先から分岐したことを知っており、これはカンブリア紀に起こったことである現在のほとんどの動物グループの起源の前に発生したに違いありません – 先カンブリア時代のバイラタリアンの明確な証拠があります.

ホルモンがそのように広く分離された種で機能するという事実は、それが動物の歴史のはるかに早い時期に始まった可能性があることを示唆しています. 研究者はまた、海綿動物など、摂食行動がまったくないように見える動物には、このホルモンの親戚がいるように見えることにも注目しています. 抑圧性鞭毛と呼ばれる、動物により密接に関連する細胞には、同様の遺伝子のヒントさえあります。

考えられる説明の1つは、このシステムが地球上の動物の歴史の初期に摂食行動を調節していたということです. しかし、これに対する反論の1つは、海綿などの生物には摂食行動がないように見えるため、このようなホルモンがこれらの動物で何をするかは明らかではない. 2 番目の注意点は、このホルモンがどのように機能するかがわからないということです。 通常はある種の受容体に結合しますが、この研究チームは GLWa 受容体を特定していないため、ハエとクラゲの両方で同じシグナル伝達システムが使用されているのか、それとも同じ種に固有のホルモンが同じ応答を生成するのかを知ることは不可能です.まったく異なるメカニズムを介して。

食欲制御の起源に何が起こっているのかをよりよく理解するための潜在的なアプローチはたくさんあります. したがって、ここの研究チームは、この仕事を追求するために行う実験に事欠きません。

PNAS、2023年。DOI: 10.1073/pnas.2221493120 （DOIについて）。