「ソニックヘッジホッグ」タンパク質のおかげで私たちの腕はどのように成長したか

進化は私たちの遺伝学に手がかりを残しました。私たちが何であったかの歴史を再構築することを可能にする手がかり。そして私たちは何なのか。それらの手がかりの 1 つは、ソニック「ザ・ヘッジホッグ」、またはソニック・ヘッジホッグ (Shh) として知られるタンパク質です。この奇妙な名前を持つこのタンパク質は、その重要性を十分に表していません。そしてその役割は私たちの体の発達に不可欠です。最新の研究によると、このタンパク質は、私たちがサメやエイと遺伝的プログラムを共有していることを示しています。そして、遠い昔、私たちの腕や足は実際には軟骨ひれだったのかもしれません。

ビデオゲームの重要性

ソニックハリネズミとは何ですか？説明したように、このタンパク質はヘッジホッグシグナル伝達経路において最もよく研​​究されているタンパク質の 1 つです。その役割は、脊椎動物の器官形成の調節、つまり私たちが胎児のときの器官の成長に不可欠です。また、手足の指骨の成長や脳の組織にも不可欠です。その仕組みは、大まかに言えば「濃度勾配」によるものです。つまり、分子の濃度に応じて、細胞とその形成に影響を与えます。 Shh は成人になっても依然として重要であり、成体幹細胞の細胞分裂を制御します。このタンパク質は、成長に関与しているだけでなく、分裂における役割が特定のがんの発生にも大きく関係しているため、最も研究されているタンパク質の 1 つです。

Shh の機能には、神経形成、脳の成長、歯の成長、アポトーシスの制御 (細胞死の制御)、側方化、骨化、そしてもちろん四肢の外観などがあります。ヘッジホッグファミリーは、分子構造がハリネズミのようなくちばしのような外観を持つタンパク質のファミリーです。それが発見されたときに「ハリネズミ」という名前が最初に付けられたのはそこからでした。デザートとインディアン ハリネズミのタンパク質の発見後、Shh の発見を担当した研究者は、子供時代に大好きだったゲームの 1 つである「ソニック ザ ヘッジホッグ」にちなんでその名前を付けることにしました。こうして、ビデオ ゲームのヒーローは、脊椎動物の最も重要なタンパク質の 1 つの名前を共有することになったのです。

ソニックヘッジホッグと進化

このタンパク質のもう 1 つの基本的な側面は、脊椎動物の進化においてこのタンパク質が果たしてきた役割です。その存在は、臓器や四肢がどのように形成されるかを決定するのに役立ちます。したがって、それは動物の進化的発達のいくつかの側面において基本的な役割も果たしました。実際、それは高度に保存されたタンパク質です。これは、すべての脊椎動物に存在し、さらに進化を通じてその構造が変化することなく存在していることを意味します。このタンパク質は、変更せずに保存できるほど重要であると解釈することもできます。

その役割と保存された構造により、科学者たちはずっと昔にこのタンパク質の価値を発見し、私たちの進化を研究してきました。このように、何百もの研究とテストにより、胚における体の発達がどのように機能するかをより深く理解できるようになりました。また、時間の経過とともにどのように進化するかについての仮説を立てることもできました。また、他の証拠から設計された仮説を検証することも可能になりました。つまり、この分子とそのファミリーを研究することは、私たちが誰であるかの進化の歴史への扉を開くことになります。

ハリネズミとサメの

138年前、解剖学者カール・ゲーゲンバウアーは、その日付に関してやや贅沢な仮説を提案しました。それは、もし私たちの手足、腕、脚がサメやエイのヒレや鰓弓から現れたとしたらどうなるでしょうか？彼らの人相を考慮すると、それは狂っているようには見えませんでした。 **アカエイとサメには、えらを保護する特別な付属器官があり**、不思議なことに、それは私たちの手や足の指に似ています。しかし、この仮説はもっともらしいように思えますが、これまでのところ、化石記録からそれを裏付ける証拠は得られていません。

しかし、化石記録では発見されていないものが、ソニックハリネズミの発現を決定する分子記録で見つかる可能性があります。特に小型のマンタでは、その鰓弓は、私たちが指を成長させるために使用するものと同じ（または非常によく似た）遺伝的プロセスによって制御されているようです。その結果によると、鰓弓の成長は、その遺伝的メカニズムにおいて指の成長を「模倣」している（実際には、実質的に同一のメカニズムを使用している）。そして、この成長において、Shh は両方のサイトでまったく同じ役割を果たします。

この研究は、私たちが陸上に立つことを可能にする四肢の進化が連続的ではないことを示していますが、もちろん、これは進化の偶然の結果である可能性があります。 2 つの異なる体から来ているにもかかわらず、これはありそうにありません。一方で、最古の軟骨魚類から現代の哺乳類に至るまでには、膨大で複雑な道のりがあります。どこから進化を始めればいいのでしょうか？もう1つの疑問は、進化の綱引きというゲーム全体において、ソニック・ヘッジホッグが正確にどのような役割を果たしてきたのかということだ。この研究は、私たちが陸上に立つことを可能にする手足の進化が連続的ではないことを示している。なぜなら、たとえば「真ん中」には、私たちとほとんど似ていない硬骨魚の門全体が存在するからである。しかし、これは私たちの開発における進化の興味深い存在を示すもう 1 つの例にすぎません。