ウニ幼生において、腸の入口である幽門と出口である肛門が、光に応答して開口する現象を発見しました。これらはそれぞれ異なる光波長に反応することも明らかになりました。幽門と肛門の精密な制御が、食物を適切に消化管内に留め、効率的な消化吸収を可能にする進化の鍵となっていると予想されます。
人間を含む左右相称動物の多くは、口から肛門まで貫通する消化管を持ち、食べたものを消化・吸収し、不要なものを排泄します。このような貫通型の消化管は、左右相称動物の進化で獲得された新しい特徴であり、これが機能するためには、入口（口）と出口（肛門）を適切に制御する仕組みが必要です。本研究では、シンプルな消化管を持つウニの幼生をモデルに、この制御メカニズムの解明を目指しました。
その結果、ウニ幼生において、腸の入口である幽門と出口である肛門が、光に応答して開口する現象を発見しました。さらに、これらはそれぞれ異なる光波長に反応し、同時に開くことが極めて稀であることも明らかになりました。幽門が開くときは肛門が閉じ、肛門が開くときは幽門が閉じることで、食べたものを適切に消化管内に留め、効率的な消化吸収を可能にする仕組みが進化してきたと考えられます。特に、消化管が光によって制御されるという新たなメカニズムの発見は、外的環境の変化を利用した効率的な栄養吸収が、動物の繁栄に大きく寄与してきたことを示唆しています。
今後、消化管の入口と出口の開閉が脳や神経系により制御されるメカニズムを解明することにより、消化吸収が進化の過程でどのように脳の発達や神経系の進化と関係してきたかについて、新たな視点を提供します。
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プレスリリース
研究代表者
筑波大学生命環境系
谷口 俊介 准教授
京都大学大学院理学研究科
山下 高廣 講師
広島大学大学院統合生命科学研究科
山本 卓 教授
掲載論文
【題名】 Light-modulated neural control of sphincter regulation in the evolution of through-gut
（光と神経で制御される消化管の門からその進化を考える） 【掲載誌】 Nature Communications 【DOI】 10.1038/s41467-024-53203-7