飛ぶ、歩く、泳ぐなど、ほぼすべての動物の身体は鏡像で構成されており、左側が右側を反映しています。 しかし、この対称性の大部分は肌の奥深くまで走っています。 たとえば、人間の内部では、心臓が左に座り、肝臓が右にアーチ状になります。
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前世紀、科学者は、動物界で内部の非対称性を生じさせる遺伝暗号を検索し、すべての生き物がどのように発達するかのより完全な図を作成しました。 これらの遺伝子は、数十億年前の最後の普遍的な共通祖先までさかのぼることさえできます。 現在、国際的なチームは、謙虚な池のカタツムリのおかげで、それを見つけた、または少なくともその一部を見つけたと考えています。
ほとんどの動物とは異なり、カタツムリは甲羅のカールの形で背中に非対称性を持っています。 さらに、カタツムリは必ずしも同じように進むとは限りません。ほとんどが右にカールしますが、他の人は左にカールできます。
今週の雑誌Current Biologyで発表された研究では、科学者たちは、フォルミン遺伝子がカタツムリの胚が左か右に曲がった殻を発達させるかどうかを制御できると報告しています。 カタツムリのゲノムを構成する数十億個の分子文字に単一の変更を加えることにより、研究者は右カーラーを左に切り替えることができます。
「遺伝子を見つけて、干し草の山から針を見つけることに例えることができます」と、ノッティンガム大学の筆頭著者であるアンガス・デイヴィソンは言います。
Davisonと彼の同僚は、3, 000 匹を超える巨大な池のカタツムリ、またはLymnaea stagnalisのゲノムをマッピングし、 左巻きと右巻きの軟体動物の違いを探しました。 彼らはまず、目的の遺伝子が隠れている可能性のある場所を絞り込み、次に遺伝子の働き具合の重要な違いのスキャンを開始しました。別名動物の生物学を制御するタンパク質を構築します。
記念碑的な仕事ですが、デイヴィソンは彼らが休憩をとったと言います。 チームは、カタツムリの反時計回りのバージョンでタンパク質の生産をオフにする遺伝子の突然変異を発見しました。
池のカタツムリの殻は通常時計回りにカールしますが、逆の方向にカールすることもできます。興味深い結果がいくつかあります。 1つは、右利きの相手との交配はほぼ不可能です。 （エスター・デ・ロイとゲーリー・マクダウェルによる写真、デジタル作曲、ジェレミー・ゲイ、ペレグリン・クリエイティブ） 「突然変異が遺伝子の機能を破壊することが判明したため、私たちは本当に幸運になりました」と彼は説明します。 これは常にそうではありません。 変異した遺伝子は不自然に聞こえますが、ゲノムのこれらの自然な変化のほとんどは、ホストにあまり影響しません。 ただし、この場合、問題の遺伝子（フォルミン）の小さな変化により、タンパク質の構築が妨げられました。
科学者はその後、カタツムリの胚を抗ホルミン薬で処理することにより、赤ちゃんのカタツムリの発達方法を変えようとしました。 予想通り、薬はカタツムリを引き起こし、通常は時計回りにカールして反対方向にねじれます。
反転したカタツムリはいずれも治療を生き延びなかった。 いくつかのカタツムリは自然に反時計回りにカールして存在するため、これの正確な理由はまだ不明です。 しかし、「他の重要な機能も変更せずに非対称性を変更することは非常に困難です」とDavisonは言います。 また、フォルミンは、すべての動物で細胞の足場を構築するのに役立つことが以前に発見された遺伝子であるため、遺伝子の変更は細胞に致命的な結果をもたらす可能性があります。
この遺伝子が他の生物の非対称性にとって重要であるかどうかに興味があり、チームは同じ抗ホルミン薬でカエルの胚の発生を治療し、同様の結果を得ました。一部のカエルは体の「間違った」側で心臓を成長させました これは、より多くの種に潜む非対称性が、少なくとも部分的にフォルミンタンパク質によって制御されていることを示唆しています。
この研究は、カタツムリの殻のカールを取り巻く1世紀以上の陰謀を覆います。
病理学者のアーサー・エドウィン・ボイコットと彼の友人であるアマチュア自然主義者のキャプテン・C・ダイバーは、ガラス瓶でカタツムリを繁殖させた彼らの研究に基づいて、1923年にカタツムリのねじれの遺伝的制御の発見を発表しました。 しかし、人間の目の色を継承する遺伝子とは異なり、右巻きのカタツムリは必ずしも右巻きのフォルミン遺伝子を持っているわけではありません。
科学者がこれがどのように機能するかを理解するのに、その後60年近くかかりました。 カタツムリのカールは、カタツムリが卵の内臓または細胞質に含まれる雌雄同体であるため、カタツムリのお母さんが使用するいくつかの物質によって制御されていることがわかりました。 この物質は発達中の赤ちゃんを変化させ、そのカールの方向に影響を与えました。
「それは34年前でした」と、研究に関与していなかった生物学者のリチャード・パーマーは言います。「そして、彼らはそれ以来、その物質が何であるかを決定しようとしてきました。」
Davisonと彼の同僚を入力します。 チームは最新のラボテクニックを使用して、遺伝子を特定しただけでなく、胚が2セルしかないときに小さな細胞内非対称性を検出できることも確認しました。 結果は、「マクロレベルで非対称性を制御するユニバーサルシステムがあることを示唆しています」とPalmer氏は言います。
最初に発見を聞いた後、彼の1語の応答は、長いクエスト「最後に」を要約しました。
しかし、ケースはまだ完全に閉じられていません。 コイリングに関する遺伝子の制御はすべての陸産カタツムリに適用されるわけではなく、人間とは異なり、カタツムリがすべて同じ非対称選好を示さず、常に同じ方向に一貫してカールしない理由についてのしつこい問題があります。
フォーミンは、動物間の対称性を制御する一連の遺伝子の1つにすぎない可能性が高い、とDavisonは述べています。 しかし、彼らはついにこの遺伝子を目の当たりにしたので、チームは、これらの小さなカールが、私たち全員が少し気分が悪い理由を解明するのに役立つことを望んでいます。
科学者たちは、池のカタツムリとは異なり、フォルミン遺伝子の変化がこの日本の陸産カタツムリのカールの方向を制御していないように見えることに驚いた。 （エスター・ド・ロイ）
