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トピックス
生きた化石「肺魚」が語る脊椎動物の進化(生物学科)

 肺魚は、その名の通り肺を持った魚として知られています。4億年もの昔(デボン紀)から現在まで生き残ってきた「生きた化石」と呼ばれる硬骨魚類です。世界には6種の現生種がいますが、一部の種を除いて非常にユニークな環境適応能力をもつことでも知られています。肺魚の生息する地域では周期的に雨季と乾季が繰り返され、雨季には普通の淡水魚と同様に水中生活をしていますが、川の水が干上がる乾季になると土の中に潜って繭をつくり夏眠(Estivation)という乾燥に対する適応行動をとります(図1)。私たちは、肺魚の乾燥環境への適応機構を調べる過程で、夏眠の際に起こるある現象が脊椎動物の進化に重要なトピックを含んでいることに気付かされました。
 皆さんもご存知のように、我々、陸上動物の祖先は、かつて水中生活から陸上へと劇的な環境の変化を経験しました。もちろん、上陸には呼吸様式の変化や、重力に耐えうる骨格の発達など様々な形態的変化が必要とされましたが、この環境の変化が求めたのは、なにも外見の構造の変化だけではありません。水中生活者から見れば、陸上は、砂漠のような極めて乾燥した環境です。したがって、そこで生きる動物は、生命活動に必須である水を体から失い、常に生命の危機に直面しているのです。この難題に対して、我々の祖先は「体内に水を保持する仕組み」を発達させることで乗り越えてきました。そして、その仕組みは我々の体の中にもしっかりと備わっています(図2)。しかし、我々の祖先が、いつ、どのように、この仕組みを獲得し、陸上への適応を可能にしたのかについては解かっていません。なぜなら、このような仕組みは骨や化石といった物質的証拠として残らないからです。
 話を戻しますが、私たちは肺魚の夏眠状態下で、ある種の水を輸送する膜タンパク質(水チャネル:アクアポリン)が体液調節器官である腎臓で多量に発現していることを発見しました。そして、この水チャネルは淡水中では全く発現していなかったのです。詳しく調べてみると、水チャネルだけでなく、その発現調節に関わるホルモン受容体も、陸上動物には存在するものの、水中生活をする魚類では見つかっていないことがわかりました(図3)。つまり、肺魚には、他の魚類が持っていない“水の保持に関わる遺伝子”が存在し、それらは夏眠という陸生適応の際にしっかりと機能していたのです。古生物学や最近の分子系統解析から、肺魚は四肢動物に最も近縁な魚類であることが解かっており、我々の祖先とも言える存在です。ひょっとすると、肺魚の乾燥に対する適応行動は、太古の魚類が水中生活から陸上生活へと移行するための第一段階であったのかもしれません。このように、肺魚は我々の祖先が辿ってきた進化の過程を教えてくれる大変興味深い生き物なのです。
 現在、陸上動物がもつ「水を保持する仕組み」の起源が肺魚類であることを裏付けるため、進化の鍵となる様々な動物を材料に、水の保持に関わる遺伝子の分子進化について調べています。

(生物学科 今野 紀文)




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Last modified 2007.11.01
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