興味深い役割の逆転: タツノオトシゴやヨウジウオでは、オスは妊娠しており、胃の中の一種の胎盤を介して胎児に栄養を供給することもあります。研究者らは、女性の妊娠ともう一つの類似点を示すことができた。それは、妊娠中の男性では、適応した免疫系が体内で成長する胎児の拒絶反応を防止しているということである。この奇妙な魚の免疫学的概念は医学にとって興味深いものになる可能性さえある、と科学者たちは言う。
通常、胎生動物種には次のことが当てはまります: オスは交尾後に精子を出産するだけで、メスは妊娠後に大きなお腹になって子供を産みます。ただし、この規則には奇妙な例外があります。タツノオトシゴとその関連種のヨウジウオでは、オスが子孫を産みます。いくつかの種では、卵は父親のお腹の上に開いた状態で置かれているか、皮膚の弁で覆われています。しかし、特定の種では、他の動物の女性の妊娠と同様の、驚くほど複雑なシステムが進化しました。
胎盤のように密着
これらのタツノオトシゴでは、交尾中、メスは特別な腹袋に入れてパートナーに卵を渡し、そこで精子によって受精させます。その後、胎生の雌動物の胎盤に相当する供給構造に巣を作ります。そこで胚は男性の体から栄養を供給されます。これにより、小さなタツノオトシゴは最終的に父親から生まれるまで成長することができます。
キールにある GEOMAR ヘルムホルツ海洋研究センターのオリビア・ロス率いる研究者たちは現在、このシステムの興味深い側面の研究に専念しています。それは、胎盤様システムにおける遺伝的に異なる胚に対する父親の組織の拒絶反応を妨げるものは何でしょうか?哺乳類のメスの妊娠において、子供の外来組織の拒絶反応を防ぐプロセスは、現在ではかなりよく理解されています。しかし研究者らは、男性の妊娠においてこれをどのように制御できるのか疑問に思った。
適応した免疫システム
考えられる遺伝的メカニズムを明らかにするために、ロスと彼女の同僚は、選ばれた 12 種のヨウジウオとタツノオトシゴの種について遺伝子分析を実施しました。これらは、体外妊娠から胎盤のような構造を持つ完全な体内妊娠まで、さまざまなレベルの雄妊娠を持った種でした。
これらの種の遺伝的特徴を比較することにより、男性の妊娠の発生には、適応免疫系に関連する遺伝子構造の変化が伴うことが明らかになりました。 「まさに、自分と他人の区別に大きく関係する免疫系の部分が大きく変化しました」とロス教授は説明する。 「私たちはまた、同様の遺伝子が雄の妊娠に関与しており、それが雌の哺乳類の妊娠にも不可欠な機能を持っていることも発見しました。 「妊娠中は、男性であろうと女性であろうと、同様の分子機構が使用され、同様の遺伝子の機能が妊娠の発達に変化するようです」とロス教授は要約する。
医学的に関連した
具体的には、いわゆる主要組織適合性複合体 (MHC) の遺伝子変化に焦点が当てられました。 MHC I と MHC II の 2 つのタイプがあります。これらは、病原体が侵入する可能性のある外来組織の認識を担うタンパク質をコードする脊椎動物の遺伝子です。また、臓器移植や拒絶反応など、人間においても重要な役割を果たしています。研究者らは今回、高度に発達した妊娠システムを備えたヨウジウオのMHC-IIシグナル伝達経路におけるいくつかの遺伝子の欠失を検出することができた。しかし、タツノオトシゴでは、遺伝子の変化によってそれが改変されています。
また、男性の妊娠中、哺乳類の場合と同様に、MHC I 遺伝子もダウンレギュレートされ、これが胚に対する寛容を促進する役割を果たすことも示されました。 「これは驚くべきことです」と共著者である GEOMAR の Thorsten Reusch 氏は強調します。 「臓器に例えると、肝臓がなくても生きられる新しい魚のグループを見つけるようなものです」と科学者は言う。
彼と彼の同僚が指摘しているように、この結果は生物学的な観点からだけでなく、医学的な観点からも興味深いものです。 「タツノオトシゴとヨウジウオが、適応免疫防御の重要な部分を持たずに微生物に満ちた海で生き延びることができるという事実は、脊椎動物の高度な免疫学的柔軟性を示しています。これにより、免疫不全疾患についての理解が進む可能性がある」と研究者らは書いている。特に興味深いのは、ヨウジウオの免疫系で失われた遺伝子が、まさにエイズ病原体によって攻撃される経路にとって重要であるということです。 「したがって、これらの重要な免疫系機能がなくても生存できるヨウジウオは、自然免疫系および疾患関連の免疫系欠損を研究するための重要なモデル系になる可能性がある」とロス教授は結論づけている。
出典: GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel、技術記事: PNAS、doi: 10.1073/pnas.1916251117
