プラナリアと再生。

Linda Cramptonは生物学の優等学位を持つ作家であり教師です。 彼女は自然を研究し、生き物について書くのが好きです。

Dugesia subtentaculata

Eduard Sola, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.X.0 License

プラナリアとは何か

生物学を学ぶ多くの人にとって、プラナリアという言葉は、目が交差していて、驚くべき再生能力を持つ奇妙なヒラムシというイメージを思い起こさせるでしょう。 プラナリアの小さな破片でさえ、失われた体の一部を再生し、完全な個体を形成することができるのです。 学校の実験室や科学研究の場でも人気の高い動物です。 その生態に関する最近の発見は、人間の組織や臓器、体の一部を再生させるきっかけを作るのに役立つかもしれません。

プラナリア属に属さない種が多いにもかかわらず、複数の種がプラナリアと呼ばれる。 学校の研究室などでは、プラナリアとしてDugesiaがよく使われる。 プラナリアは淡水性の生物で、解剖学的特徴のほとんどや再生能力など、多くの共通点があります。 彼らは小さな生き物で、肉眼でも見ることができますが、顕微鏡で見るのが一番です。 科学者たちは、彼らの細胞や行動について興味深い発見をしています。

Size of typical lab planarians

Rev314159, va flickr, CC BY-ND 2.0 License

プラナリアは、扁形動物門(Platyhelminthes)に属します。 この門の名前は、ギリシャ語で平らなものを意味するplatyと、虫を意味するhelminthに由来します。

外見的特徴

門の名前の通り、平らな体をしているのがプラナリアです。 色はさまざまです。 滑るようにうねるように動きます。

プラナリアは、目の横に耳のような突起があることが多いのですが、これは、光の強さを感知することはできても、像を結ぶことはできません。 この突起は耳介と呼ばれる。 耳介はその名前から想像できるように聴覚を担うものではなく、化学物質を感知する化学受容器を備えています。 また、触覚にも敏感です。

プラナリアの口は、体の下半分のあたりにあります。 多くの個体では、口の横、体表の下に棒状の構造物が見えます。 これは咽頭で、消化管につながる管状の構造である。 プラナリアは食べ物を吸い上げるために、口の中から咽頭を伸ばしている。

消化・排泄系

プラナリアには、消化・排泄・神経系はあるが呼吸・循環系はない。 酸素は体内に入り、拡散によって動物の細胞に移動します。 二酸化炭素も同じように細胞から体表へ移動する。

消化

プラナリアは肉食動物で、捕食やあさりによって食物を得ている。 筋肉質の咽頭が口から伸びて食物を拾い上げ、体内へ引き込む。 咽頭は枝分かれした消化管に通じている。 食物の栄養素は、この管の壁を通って動物の細胞に拡散していく。 難消化性の食物は口から放出される。

排泄

プラナリアの体内には、原腸管と呼ばれる管状の構造物があり、その中に火炎細胞がある。 火炎細胞には鞭毛と呼ばれる糸状の構造物があります。 この鞭毛の動きが、炎の揺らぎを連想させることから、この名前がつきました。

ヒト神経細胞の構造

National Cancer Institute, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0.0 license

上の構造はプラナリアのものではなく哺乳類のニューロンですが、プラナリアの細胞本体と軸索の関係を示しています。

神経系

プラナリアの頭部には、大脳神経節と呼ばれる2つのつながった神経節があります。 神経節は神経細胞の細胞体からなる神経組織の塊である。 細胞体には神経細胞の核と小器官が含まれている。 軸索と呼ばれる細胞体からの延長線は、神経インパルスを次の神経細胞に伝達する。 プラナリアの神経には軸索の束があります。

神経は大脳神経節からプラナリアの体の中を伸びており、その中には他の神経節があります。

プラナリアの頭の中の神経節は、脳と呼ばれることもありますが、私たちの脳よりはるかに単純な構造をしています。 とはいえ、この動物の「脳」の活動は興味深い。

プラナリアの神経系

Putaringonit, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0 License

プラナリアの体にはいくつかの方向に伸びる筋肉があります。 体表には粘液が分泌され、繊毛と呼ばれる毛のようなものがたくさん生えています。 このため、繊毛を打ちながら滑るように移動することができる。

生殖システム

プラナリアの中には、有性生殖と無性生殖の両方を行う種がある。 また、無性生殖のみを行う種もあります。 有性生殖が可能な種は卵巣と精巣の両方を持つため、両性具有となる。 交尾の際に2匹間で精子の交換が行われる。

無性生殖では、プラナリアの尾端が体の他の部分から分離する。 尾は新しい頭部を、頭端部は新しい尾を発達させる。

幹細胞

プラナリアは幹細胞が広く存在しているため、欠損した部分を再生することができます。 幹細胞は特殊化されていないが、正しく刺激されると特殊化された細胞を作り出すことができる。 プラナリアの幹細胞は新芽細胞として知られている。 新生細胞の性質や、再生が活性化されて行われる過程については、現在も研究が進められています。

ヒトにも幹細胞がありますが、プラナリアよりも限定的な範囲にとどまっています。

  • 万能細胞は、体内のあらゆる種類の細胞に加えて胎盤の細胞も作り出すことができる。
  • 多能細胞は、体内のあらゆる種類の細胞を作り出すことができるが胎盤の細胞は作り出すことができない。
  • 多能性細胞は、数種類の特殊な細胞を作り出すことができる。
  • 単能性細胞は、1種類の特殊な細胞のみを作り出すことができる。

プラナリアの幹細胞は多能性(または少なくとも研究されているものは多能性)である。

下の動画は、プラナリアを半分に切り、2つの生物に成長させる様子を撮影したものです。 生物学者は、プラナリアの神経系は私たちよりもずっと単純なので、私たちが感じるような痛みを感じないのだと考えています。 しかし、これは単なる仮定にすぎません。

Ability to Regenerate

あるプラナリアを切り分けてできた新しい個体は、遺伝的に「親」と同じものです。 100個以上に切り分けた場合でも、それぞれの断片が完全な動物に成長する。 19世紀には、トーマス・ハント・モーガンという科学者が、プラナリアの279個の破片が新しい個体を再生すると主張しています。

再生を引き起こすために、プラナリアを完全に破片に分ける必要はありません。 頭を真ん中から切り落とし、他の部分はそのままにしておくと、頭の半分ずつが欠けた部分を再生するのである。 その結果、2つの頭を持つことになる。

Facts About Planarian Regeneration

  • 放射線によって新芽細胞が破壊されると、切断されたプラナリアは欠損部分を再生できず、数週間以内に死んでしまう。
  • 放射線を受けた動物に新しい新芽を移植すると、再生能力が回復する。
  • プラナリアの一部を切断すると、新芽が傷口に移動して胚間と呼ばれる構造を形成する。
  • プラナリアの体の2つの部位から得られた断片は、動物全体を再生することができない。 これらの領域は、咽頭と眼窩の前の頭部です。

研究者たちは、新芽細胞が損傷領域に移動し、次にさまざまな特殊細胞を生成するよう伝えるシグナル伝達プロセスを調査しています。 この研究は、プラナリアの幹細胞や、おそらく人間の幹細胞の挙動を理解する上で重要です。 遺伝子とRNA

細胞は、他の細胞に影響を与えるためにシグナル伝達分子を放出します。 この分子は多くの場合、タンパク質です。 他の細胞の表面にある受容体(これもタンパク質)に結合することによって、その役割を果たすのです。

細胞の核にあるDNAには、シグナル伝達分子として働くものを含め、生物に必要なタンパク質を作るための指示がコード化されている。 特定のタンパク質を作るためのコードはメッセンジャーRNAの分子に転写され、核の外にあるリボソームへ移動します。

DNA分子にあるそれぞれの遺伝子は、特定のタンパク質をコードしている。 プラナリアの研究者の中には、遺伝子とRNA転写物(DNA分子にある特定の遺伝子から転写されるメッセンジャーRNA)に注目して研究している人もいます。 これらの研究は、動物の再生プロセスについて新しい洞察をもたらすかもしれません。

再生に関与していると考えられているプラナリアの幹細胞遺伝子の1つは、ピウィ(ピーウィーと発音する)遺伝子と呼ばれるものです。 私たちの精子や卵子にも、密接に関連した遺伝子が存在します。 この遺伝子は、私たちの幹細胞の活動にも関与している。 プラナリアの再生に関わる他の遺伝子の中には、ヒトの遺伝子と似ているものがあります。 もしかしたら、これらの遺伝子を人間の体の一部の再生に利用する方法が、いつかわかるかもしれません。

Schmidtea mediterranea

Alejandro Sanchez Alvarado, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5 License

Schmidtea mediterraneaは科学研究で人気のあるプラナリアの一種。 ヨーロッパ原産で、再生能力に優れています。

Nb2 Cells

アメリカの研究チームが、プラナリアの幹細胞について、興味深い発見をしました。 研究者らは、プラナリアの新芽細胞を識別し、分類する新しい方法を開発したのです。 その結果、サブタイプ2またはNb2と呼ばれるタイプを含む、12種類の新芽を発見しました。

Nb2は多能性で、その表面にはテトラスパニンと呼ばれるタンパク質があります。 このタンパク質は、テトラスパニン-1と呼ばれる遺伝子にコードされています。 テトラスパニンとは、実はタンパク質のファミリーの名前である。 私たちの体には、このファミリーのメンバーが何人か含まれています。

科学者たちは、Nb2細胞の振る舞いについて以下の事実を発見しました。

  • 研究者がプラナリアを切断すると、それぞれの半分でNb2細胞の集団が急速に増加することがわかりました。
  • 実験装置で分離した細胞は、亜致死量の放射線処理に耐えました。
  • プラナリアに通常なら致死量の放射線を照射すると、注入した1つのNb2細胞が増殖し、動物全体に広がって彼らを救いました。
  • 細胞の転写産物は、そのすべてのRNA転写物の総和です。 Nb2細胞のトランスクリプトームは、通常の生活時、亜致死放射線被曝後、再生時で異なっている。 このことは、それぞれの状況下で異なるタンパク質のセットが作られていることを示唆している。

Planaria torva

Holger Brandl et al, via Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.X.0 License

Possible Relevance to Human Biology

人間とはまったく異なるように見える生物が、人間の生物学に関連する情報を持っているというのは不思議に思われるかもしれません。 しかし、細胞レベルでは、プラナリアは人間と多くの共通点を持っています。

ある研究者は、プラナリアを多能性幹細胞のための生体内ペトリ皿と呼んでいます。 生体内実験とは、生きているものを対象として行われるものです。 In-vitro 実験はペトリ皿などの実験器具の中で行われる。 ガラス器具を使った実験も有用である。 しかし、生体で見られるような相互作用がないため、その価値は限定的です。 プラナリアの体には、そのような相互作用があるのです。 この動物を研究することで、人間の生物学に対する理解が飛躍的に深まるかもしれません。

  • ライス大学の扁形動物情報
  • カリフォルニア大学古生物学博物館の扁形動物入門
  • マックスプランク分子研究所のプラナリアの再生に関する事実
  • ライス大学の扁形動物情報
  • カリフォルニア大学古生物学博物館の扁形動物入門
  • カリフォルニア大学古生物学博物館の扁形動物入門
  • Information about a newly discovered neoblast from Science magazine
  • A summary of new Nb2 research from Cell journal

© 2018 Linda Crampton

Linda Crampton (author) from British Columbia.Inc, 2018年6月29日、カナダ。

デビカさん、どうもありがとうございました。

DDE 2018年6月29日:

多くの事実と魅力的なタイトルで楽しませていただきました。 これも例外ではありません!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 21, 2018:

RTalloniさん、訪問と親切なコメントをどうもありがとうございました。 ミミズが困っているのは私も嫌です!

RTalloni 2018年6月21日:

面白いですね!シビレますね!

。 🙂 あなたの文章はいつも洞察力に富み、面白いので、取り上げるテーマをさらに魅力的にしています。

プラナリアが、細胞がいかに素晴らしいかを理解するための研究活動にどのように貢献しているかを考えると、魅力的な内容だと思います。

庭で作業していると、ミミズが道具のトラブルに巻き込まれるのは避けられないようです。 彼らが困っているのを見るのは嫌なので、聞いたことが本当であることをいつも願っています!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 21, 2018:

こんにちは、Adrienneです。 ご訪問ありがとうございます。 プラナリアは面白い特徴を持っていますね。 今後、私たちの役に立つかどうか興味深いです。

Adrienne Farricelli 2018年6月21日:

これだけ面白い特徴があれば、プラナリアが研究に使われる理由も頷けますね。 願わくば、彼らが私たちに多くの答えを与えてくれることを願っています。

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 20, 2018:

Lizさん、コメントありがとうございます。

Liz Westwood from UK on June 20, 2018:

これはとても有益でよく研究された記事です。 いつも記事を読んで勉強させてもらっている感じです!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 19, 2018:

私も語源と昆虫学、両方好きです!Bede! コメント、どうもありがとうございます。 プラナリアは確かに素晴らしい生き物ですね!

Bede from Minnesota on June 19, 2018:

私はいつもリンダさんの記事から新しいことを学んでいます。 プラナリアは単純に素晴らしい生き物で、その再生能力を研究することで人間の生物学が恩恵を受けるかもしれないと思うと、驚きを禁じ得ません。 また、ギリシャ語の意味の説明もありがとうございます。 Etymology or entomology- I like both.

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 19, 2018:

こんにちは、Doraです。 コメントをいただき、ありがとうございます。 プラナリアは珍しい生き物ですね。 彼らの能力を探るのは面白いですね!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 19, 2018:

マナティタさん、どうもありがとうございます。 プラナリアの研究が人間にとって役に立つといいですね。 動物を研究することで、私たちの生物学について重要な事実を発見できるかもしれません。

Dora Weithers from The Caribbean on June 19, 2018:

あなたは、これらの不思議な生き物に対する私たちの興味を保持することに大きな力を発揮しています。 確かに、プラナリアは重要だ。 再生のプロセスは非常に興味深いですし、外部の特徴は、私たちが推測するものとは違っています。 いつもながら、勉強になります!

manatita44 from london on June 19, 2018:

魅力的な内容ですね!

特に動画がいいですね。 プラナリアの研究はもしかしたら人間の役に立つかもしれないと思っていましたが、最後の方で特に幹細胞について触れていましたね!

今は知的にも科学的にも電子的にもとても進歩していますね。 だから、いくつかの答えは純粋に時間の問題です。

Another briĺiant piece, Alicia.

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 18, 2018:

ハイジ、それは非常に興味深い点です。 コメントありがとうございます!あなたも素敵な一週間をお過ごしください!

Heidi Thorne from Chicago Area on June 18, 2018:

いつも勉強になります!

Heidi Thorne from Chicago Area on June 18, 2018:

いつも勉強になります。 こういうミニ生物の研究は、最終的に他の世界の生命を発見したときに、超価値があると思います。 予測されるのは、単純な生物が発見されることでしょう。 だから、私たちの地球上にあるものと比較することで、「生命」とは何かについての理解が深まることは間違いないでしょう。 シェアしてくれてありがとう!素晴らしい一週間を!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 18, 2018:

その通りだ、ビル。 新しい発見が早く現れるといいですね!

Bill Holland from Olympia, WA on June 18, 2018:

まだ知らないことがたくさんあり、ある意味それはとても刺激的なことです。 それはちょうど新しい発見がすぐに来ることを意味し、できれば人類に大きな利益をもたらす発見を期待します。

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 18, 2018:

ありがとう、Maryさん。 研究が人間のために役立つといいですね。 幹細胞の作用は魅力的なトピックだと思います。

カナダ・オンタリオ州のメアリー・ノートンさん2018年6月18日:

これは興味深いです。特に細胞の再生において人間にとって非常に有望に見えるので、この研究が続くことを願ってやみません。 動物も人間も細胞にはまだまだ知らないことがたくさんあります。 このことについて書いてくださってありがとうございます。

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 18, 2018:

こんにちは、アンさん。 ご訪問ありがとうございます。 プラナリアは、特に拡大すると、かなり甘く見えますね。 彼らは興味深く、とても役に立つ可能性のある動物です。

Ann Carr from SW England on June 18, 2018:

あなたのタイトルに惹かれました。 プラナリアって一体なんだろう」と思いました。

なんて魅力的な生き物なんでしょう! どちらかというと甘そうです。

自然ができることにはいつも驚かされますが、その複雑さは計り知れません。 私たちは自分たちが優れた人種だと思っていますが、これは私に疑問を抱かせます。

プラナリアの研究が、幹細胞治療などで人間を助けることが証明されれば最高です。

リンダ、教育をありがとう。

アン

カナダ、ブリティッシュ・コロンビア出身のリンダ・クランプトン(著者)、2018年6月17日に:

フラリッシュ、どうもありがとうございました。 可能性にワクワクします。 いずれは人間にとって素晴らしい成果につながる研究であってほしいです。 素晴らしい一週間をお過ごしください!

FlourishAnyway from USA on June 17, 2018:

これは徹底的に魅力的で、幹細胞が我々や他の生物にとって非常に重要であるという考え方に本当に信憑性を与えています。 可能性を想像してみてください 素晴らしい記事です!

Linda Crampton (author) from British Columbia, Canada on June 17, 2018:

こんにちは、ジャッキーさん。 特に記事を公開した後すぐに訪問していただき、いつも感謝しています。 ミミズの再生は、種やミミズを切った場所によって能力が異なりますが、しばしば印象的です。 プラナリアとミミズの両方の研究がいつか役に立つといいのですが・・・

ジャッキーさん、今週もよろしくお願いします。 あなたは絶対にダミーではありません!

Jackie Lynnley from the beautiful south on June 17, 2018:

呼吸器系がないってすごいですね。 きっとそこからもたらされる研究や事実は、いつか私たちに大きな価値をもたらすのでしょう、いや、確かにそう思います。

生殖もミミズによく似ていますね? つまり、田舎の女の子であることが、私がこの知識を持つ唯一の方法であり、いかなる性的な性質でもなく、単に私があなたが望む釣りするためにそれらのすべてのピンチを取ると、彼らはちょうど別のワームになると教えられたので!

そのレッスンを忘れることは難しい。

私たち愚か者を教育するために、いつものように素晴らしい楽しい記事、リンダ!

私たち愚か者には、このように、この記事を読んでください。

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