自然に学 lエ ネルギー・環境技術 l∫ 光合成ウミウンに学心ヽ 動物― 植物の八イブリッド機構の解明 盗 んだ葉緑体 で 光合成 をするウ 海藻 の葉緑体を体内に取り込み、光合成 植物 の細胞 内小器官を動物 の身体 で機 希有な現象を実践する、光合成 ウミウ 動物‐ 植物 のハイブリッド機構 の解明とは ふ ゝ ヤ l 光 合成 は、植物と光合成微生物 *に 特異的な 生命活動ですが、一部に光合成を行う動物が存 在 します。たとえば、多くのサンゴやイソギンチ ャクは単細胞性の藻類を自らの細胞 内に共生 させる “ 細胞 内共生 "に より、光合成をすること が知 られています。一 方 、嚢舌 ロウミウンの 仲 間には、海藻から葉緑体を取り込んで体内で警 文 週間から数力月にわたつて生かし、光合成を行 つている例が報告されています。 し れは、“ 盗葉緑体 "と 呼ばれる特異な現象で、 多細胞動物ではウミウシの仲間にのみ見 出さ れているものです。葉緑体 はわすかの遺伝情 報をもつた細胞内小器宮 (オ ルガネラ)で 、植物 コノ八ミドリガイと八ネモ 嚢 舌 ロウミウシの 1つ で あるコノ八ミドリガイ ￨よ 体長 2∼ 3cm。 右上の写真はエサとなる八ネモで、 右下 ￨よ 緑色蛍光タ ンパク質で発光させたもの。八ネモの葉緑体 、 ミトコンド 核、 リアのそれぞれを異なる色で蛍光標識 し、コノ八ミドリガイ の体内での挙動を観察してしヽ る。 細胞から分離すると、単独では機能できません。 では、光合成 ウミウンは葉緑体をどのように選 別 して取り込み、自らの体内で機能させている のでしょうか? 過 去の報告では、葉緑体のみがウミウシの体 内で生きて光合成をしているとされてきました。 実は、藻類の核とセットで盗んでいる可能性や、 ウミウンが藻類の遺伝子を取 り込んで植物細 胞のように機能している可能性もあるのです。 その謎を解明するため、海藻の葉緑体、核、ミト コンドリアをそれぞれ異なる蛍光で発色させ、 ウミウンの体内での挙動をリアルタイムで観察 する研究が行われています。 葉 緑体 は、シアノパクテリア (藍 藻 )が 植物細 胞の祖先に細胞内共生し、十 数億年という時間 のなかで 1つ の細胞内小 器官になつたと言われ ています。この研究により、生物の進化 に関す る新たな矢日見が発見されるかもしれません。そ して、人工光合成系の開発など、動物と植物の 八イブリッドシステムの 構築につ ながる可能性 も秘めているのです。 ゲノムは動 的な存 在 で、 常 に新 しいもの をつ くりだして い る 京都府立大学大学院 生命環境科学研究科 小保方 潤一 教授 私の専 門は、 植物ゲノム研究です。一般にゲノム(全 遺伝情報 )研 究と言うと、どんな遺伝 子があり、どう われわ 使われているかを見るものがほとんどですが、 れはゲノムの動きを見ます。ゲノムはどうして変化す るのか、新 しい遺伝 子はどのよう￨こ つ くられるのか。 ゲノムは動 的な存在であり、常 に小さな変化が起 き ています。つまり、自然界では「ゲノムの進化実験 J が、日々、繰り返されているわけです。光合成ウミウシ の研究 は、そうしたゲノムの動きを見る研究の1つ な のです。 シアノバクテリアには3000∼ 4000も の遺伝子がありま すが、植物 の葉緑イ 本はわずか100程 度 の遺伝子 し かありませ ん。細胞 内共生 のなかで遺伝子 は植 物 細胞 の核 に転移し、淘汰されていったわけです。そ して、葉緑体が機 能するためには核遺伝子 のサポ ートが不可欠なんです。では、ウミウシの細胞内では 何が起 こっているのでしょうか? 葉緑体とウミウンの 相互作用を通して、生物進化 の現場も見えてくるの ではないかと思います。 苺 有
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