クシクラゲは生命進化の過程で最初に分岐した動物だった

2023年5月22日 2023年7月16日

木村典人

生命の起源。それは古今東西の研究者だけでなく、全人類が解明を待ち望む最大の謎の一つです。どうやって誕生したのか、その後どのように進化したのか、考えただけでワクワクしますね。

現在、地球には単細胞生物や多細胞生物、大型動物まで、多種多様な生物が生息しています。このように生物の多様性が存在しているのは、生命が進化する過程で他の系統へと分岐した結果なのです。

では、最初に分岐した動物の子孫は、一体何なのでしょうか？

今回、オーストラリアにあるウィーン大学を中心とした研究チームは、クシクラゲが最初に分岐した動物の末裔である可能性を示しました。

この研究によって、最初の動物がクシクラゲか海綿動物かという、研究者を長年苦しめてきた大論争に決着がつきそうです。

詳細は、2023年5月17日に英国科学誌『Nature』に掲載されました。

・共通祖先から最初に分岐したのは海綿動物ではなくクシクラゲの可能性が高まりました。

・動物の進化は、不可逆に複雑化するだけでなく、後退や奇妙な過程を進んでいたのかもしれません。

・ニューロン様細胞は定説よりも一億年も早く形成されていたかもしれません。

長年の大論争：最初に分岐したのは海綿動物かクシクラゲか？

クシクラゲ; Credit : Unsplash

海綿動物：あらゆる海に生息する多細胞生物。複雑な組織を持たないため、最初に分岐した生物だと考えられてきた。
クシクラゲ：有櫛動物とも呼ばれる分類群の一つ。楕円形でほぼ無色透明な身体を持っている。ちなみに名前に「クラゲ」とあるがクラゲ類（刺胞動物）とは別のグループなので、注意が必要。

最初に誕生した動物は、数百年の間、海綿動物（sponge）だと考えられてきました。

海綿動物は、熱帯の海を中心に世界中のあらゆる海に生息している多細胞生物です。大きさは数mmから1mまであり、壺状や扇状といった様々な形状をしていますが、複雑な組織は存在せず器官も分化していません。昔はその骨格がスポンジとして使われていた事もありました。

それでは何故、海綿動物が最初に分岐した動物だと考えられてきたのでしょうか？

答えは簡単。海綿動物には、筋肉細胞と神経細胞の両方がないのです。要するに、海綿動物はとても単純な構造を持っています。

その点、他の候補であるクシクラゲは対照的に、神経細胞や筋肉、腸など比較的高度な器官を持っています。つまり、クシクラゲは海綿動物と比べて、より複雑で高度な身体をしているのです。

理論上、より複雑であるクシクラゲは、海綿動物の後に生まれたはずです。そうでなければ、最初の動物が筋肉細胞と神経細胞を持っていて、進化した動物が筋肉細胞と神経細胞を持たないより単純な身体に退化したことになります。

ところが、この常識は2008年に、数十種の遺伝子を比較するシミュレーションの研究によって覆されました。その研究では、海綿動物ではなくクシクラゲこそが、最初に誕生した動物の子孫だというのです。

これにより壮絶な論争が勃発し、研究が盛んに行われました。ところがどちらの説も決定的な証拠を提示できずにいたのです。

海綿動物; Credit : Unsplash

今回、ウィーン大学を中心とした研究チームは、この大論争に新たな手法で取り組みました。

従来の研究手法では個々の遺伝子配列を比較していましたが、数億年の間に遺伝子配列が大幅に変化したため、最古の生物に適応するのは困難でした。

そこで研究チームは、遺伝子配列が変更されても、染色体に同じ遺伝子が残りやすいというシンテニーと呼ばれる傾向に注目しました。そして、クシクラゲ、海綿動物、いくつかの単細胞近縁種のシンテニーを調べたのです。

分析の結果、クシクラゲと単細胞の近縁種は、染色体上に14 グループの同じ遺伝子が存在していました。一方、海綿動物と単細胞の近縁種では、7グループの同じ遺伝子しか見つかりませんでした。

この結果は、クシクラゲの祖先がすべての動物の共通祖先から最初に分岐したことを意味しています。つまり、海綿動物よりも前にクシクラゲが分岐していたのです。

これは100年以上に及ぶ常識を覆し、10年以上に及ぶ論争に強力な証拠を突きつけたことになります。

この結果が正しいとすれば、生命進化の順序も再考せざるを得ません。その場合は、ニューロン様細胞が定説よりも1億年早く進化しており、さらに海綿他動物への進化の過程でニューロン様細胞を失ったことになります。

単純から複雑へ、といった一方的かつ不可逆の進行だと信じられてきた生命進化。しかし事実はもっと複雑で、奇妙なものなのかもしれません。

Ancient gene linkages support ctenophores as sister to other animals
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05936-6