理研、哺乳類と爬虫類・鳥類は、異なるメカニズムで鼓膜を獲得したことを明らかに
2015年4月25日 10:09
理化学研究所の倉谷滋主任研究員らの共同研究グループは、マウスとニワトリの胚発生で同じ遺伝子の働きを抑える実験を行い、進化の中で哺乳類系統と爬虫類-鳥類系統がそれぞれ独自の発生メカニズムによって鼓膜を獲得したことを明らかにした。
陸上脊椎動物は、空気中の音の振動を鼓膜で受け取り、中耳骨を通して内耳の神経へ伝達する。哺乳類の中耳骨は3つあるが、爬虫類と鳥類の中耳骨は2つしかなく、なぜ、このように2つの進化パターンが起こったのか、何が進化の分かれ道になったのかは分かっていなかった。
今回の研究では、マウスとニワトリに対して、Dlx5/Dlx6遺伝子を制御しているエンドセリン1シグナル伝達に操作を加えて、下顎の特徴を上顎に変化させる実験を行った。その結果、マウスでは鼓膜がなくなり、ニワトリでは鼓膜のサイズが大きくなるという正反対のことが起きることが分かった。この結果は、マウスでは下顎ができる領域で鼓膜が発生し、ニワトリでは上顎ができる領域で鼓膜が発生することを示している。
さらに、Dlx5/Dlx6遺伝子によって制御されるGsc遺伝子の発現を観察したところ、マウスではGsc遺伝子が発現している腹側（下側）の領域に鼓膜が形成され、ニワトリではGsc遺伝子が発現していない背側（上側）の領域で鼓膜が形成されることが明らかになった。
今後は、本研究成果をもとに、哺乳類が独自に獲得した聴覚や咀嚼（そしゃく）機能の進化についても、発生学的なアプローチからより詳細な研究が進んでいくと期待されている。
なお、この内容は「Nature Communications」に掲載された。論文タイトルは、「Developmental genetic bases behind the independent origin of the tympanic membrane in mammals and diapsids」。