ウニが「双子」を作り出すメカニズムを解明 (2/2)

細胞の自律的な力とシグナルの再起動

研究チームは、最新のライブイメージング技術や分子生物学的手法を駆使し、バフンウニの2細胞期胚を人工的に半分に分け、その後の発生を詳細に観察しました。

1. 半胚の形態変化

観察の結果、半分にされた胚は通常の完全な胚とは異なる道をたどりました。

• 最初は平らなシート状に細胞が並ぶ

• 次にカップ状に変形

• さらにカップの縁が閉じて球状になり

• 最終的には正常な胚に似た小さな胞胚へと発達

この過程で、細胞数が増えたわけではなく、細胞1つ1つの形が変わることによって全体が丸まっていくことがわかりました。

2. 形態をつくる力の正体

この「平板→カップ→球体」への変形には、細胞内部のアクトミオシン（アクチンとミオシンの複合体）が生み出す収縮力が関与していました。

また、細胞同士を強く接着させる構造であるセプテートジャンクションも重要な役割を果たしていました。

これらが協調的に働くことで、切り離された半胚でも細胞同士が結束し、自己組織的に丸い構造を再形成できるのです 。

3. 体軸の再構築

さらに遺伝子発現を追跡すると、球体化の過程で前後軸が一時的に崩壊し、本来は離れている前端（頭側）と後端（尾側）が隣接することが確認されました。

しかしその後、Wnt/βカテニンシグナル（胚の発生や再生を制御する代表的な細胞内シグナル伝達経路の一つ）が一時的に再活性化され、前端を決定する遺伝子 FoxQ2 の位置が修正されることで、軸が正しく再構築されることがわかりました。

4. 背腹軸の修復

続く解析では、背腹軸を決めるシグナル分子も一度は乱れるものの、時間が経つと再び正常なパターンへと回復することが観察されました。

このことから、前後軸の再形成が背腹軸の再構築を引き起こす条件を整えることが示されました。

今回の研究により、ウニの受精卵が「半分に割れても、再び自ら体を組み立て直し完全な個体になる」という驚異的な現象の裏側に、細胞の自律的な形態変化と遺伝子シグナルの再活性化による軸の再構築があることが初めて明らかになりました。

この知見は、発生生物学の古典的な謎を解き明かすだけでなく、ヒトを含む動物の発生や一卵性双生児の形成、さらには再生医療や人工臓器研究においても重要なヒントを与えるものと期待されています。