100年ぶりの新しい細胞分裂様式「非合成分裂」は教科書を書き換えるか？
NewsWeek より 220517茜 灯里 サイエンス・ナビゲーター
ゼブラフィッシュの特殊な細胞分裂は、効率的に細胞の数を増やすため？（表層上皮細胞の全体を観察するために細胞を1つずつ色分けされたゼブラフィッシュの幼生） nature video-YouTube
＜ゼブラフィッシュの表層上皮細胞でDNA複製を伴わない細胞分裂が行われるのは、「急いで細胞を増やすためではないか」と台湾・中央研究院の陳振輝博士らの研究グループは予想する。この仮説が広く受け入れられるために必要なのは？＞
台湾・中央研究院の陳振輝博士らの研究グループは、小型魚のゼブラフィッシュの表層上皮細胞（SEC）の観察から、DNAを複製しない新しい様式の細胞分裂「非合成分裂」が行われていることが示唆されたと5月5日付の英科学誌「Nature」に発表しました。
もし普遍的な現象であれば、生物の教科書が書き換わるほどの大発見です。
⚫︎生物の条件と細胞分裂の種類
生物とは、そもそも何でしょうか。統一された定義はありませんが、一般的には
⚫︎生物の条件と細胞分裂の種類
生物とは、そもそも何でしょうか。統一された定義はありませんが、一般的には
①自己複製する、
②細胞で構成されている、
③代謝を行う、
の3つの条件が受け入れられています。
「ウイルスは生物なのか？」を考えながら、もう少し詳しく見てみましょう。
①は、自分の遺伝情報を受け継ぐ子孫を自分で生み出せることです。ウイルスは自己複製するので、条件を満たします。
②は、「生物は細胞を持ち、細胞膜で外界との境界が明瞭になっている」という意味です。ウイルスは、遺伝情報である核酸（DNA又はRNA）をタンパク質の殻（カプシド）に包んでいます。外界との境界は明瞭ですが、ウイルスは細胞を持ちません。
③は、自分自身で生命維持活動のための化学反応を行うことです。ウイルスは代謝を行っていません。
②と③の条件を満たしていないので、インフルエンザやCOVID-19(新型コロナウイルス感染症）でおなじみのウイルスは、この定義に沿うならば生物ではありません。
「ウイルスは生物なのか？」を考えながら、もう少し詳しく見てみましょう。
①は、自分の遺伝情報を受け継ぐ子孫を自分で生み出せることです。ウイルスは自己複製するので、条件を満たします。
②は、「生物は細胞を持ち、細胞膜で外界との境界が明瞭になっている」という意味です。ウイルスは、遺伝情報である核酸（DNA又はRNA）をタンパク質の殻（カプシド）に包んでいます。外界との境界は明瞭ですが、ウイルスは細胞を持ちません。
③は、自分自身で生命維持活動のための化学反応を行うことです。ウイルスは代謝を行っていません。
②と③の条件を満たしていないので、インフルエンザやCOVID-19(新型コロナウイルス感染症）でおなじみのウイルスは、この定義に沿うならば生物ではありません。
対して、コレラや大腸菌感染症で知られている細菌は、すべての条件を満たしているので生物と言えます。
生物は、細胞に核を持たない「原核生物」と、持つ「真核生物」に大別できます。
原核生物は、細胞が1つだけで構成されています。細胞の中には、特化した機能を果たすために分化した「細胞小器官」と呼ばれる構造をほとんど持ちません。自己複製のための細胞分裂が起きると、1つの個体が2つに増殖します。
真核生物の細胞の中には、遺伝情報の保存と伝達を担う核以外にも、ミトコンドリア、リボソームなどの豊富な細胞小器官が含まれています。細胞分裂では染色体（DNAが折りたたまれた構造）を作り、「有糸分裂（体細胞分裂）」と「減数分裂」を行います。
有糸分裂は、真核生物の「通常の」細胞分裂です。1個の細胞が2個の細胞に分かれます。分裂前に細胞内でDNAの複製が作られて、分裂後の2個の細胞にそれぞれ分配されます。分裂後の細胞は、分裂前と同じ数の染色体を持ちます。
対して、生殖細胞（卵子と精子）では、分裂後の細胞の染色体の数が元の半分になる「減数分裂」が起こります。卵子と精子が結合した受精卵で、染色体の数を元に戻すためです。
有糸分裂や減数分裂は、19世紀末から20世紀初頭にかけて顕微鏡下で発見されました。今回、中央研究院の研究グループが主張する「非合成分裂」は、実に100年以上ぶりの新しい細胞分裂の様式です。
⚫︎DNA複製を伴わないのは、効率的に細胞の数を増やすため？
研究グループは、ゼブラフィッシュを使った実験中に、偶然新しい細胞分裂を見つけたと話します。
ゼブラフィッシュは、成長しても体長5センチほどの魚です。卵は1ミリ、幼生は5ミリ程度で、ヒトを含む脊椎動物のモデル動物として発生・再生などの研究に多く利用されています。飼育が容易なだけでなく、卵から孵化までの過程で胚が透明で観察しやすい、多産かつ世代時間が短い、人為的な遺伝子操作もやりやすいなどの特長があります。
表層上皮細胞は、皮膚細胞で一番外側にある細胞です。外部からの物理的障害などに対抗するために、バリアとして働きます。過酷な環境にさらされるために傷つきやすく、常に新しい上皮細胞が供給されて体表を守ります。古くなった上皮細胞は垢として剥がれ落ちます。これまでは、表層上皮細胞自身は細胞分裂をせずに、新しく作られたものと入れ替わると考えられてきました。
ところが、研究グループが幼生の表層上皮細胞の全体を観察するために細胞を1つずつ色分けすると、細胞分裂が観察されました。この細胞分裂では、1個の細胞が最大で2回分裂し、4個に増えました。さらに分裂の前後のDNAを調べると、DNA複製を伴わない「非合成分裂」をしていることが分かりました。
有糸分裂も減数分裂も、DNA複製によって自分の遺伝情報を子孫（新しい細胞）に伝えることが目的です。他ではない己の遺伝情報を後代に受け継ぐことは、生物の究極の目的と言えます。
生物は、細胞に核を持たない「原核生物」と、持つ「真核生物」に大別できます。
原核生物は、細胞が1つだけで構成されています。細胞の中には、特化した機能を果たすために分化した「細胞小器官」と呼ばれる構造をほとんど持ちません。自己複製のための細胞分裂が起きると、1つの個体が2つに増殖します。
真核生物の細胞の中には、遺伝情報の保存と伝達を担う核以外にも、ミトコンドリア、リボソームなどの豊富な細胞小器官が含まれています。細胞分裂では染色体（DNAが折りたたまれた構造）を作り、「有糸分裂（体細胞分裂）」と「減数分裂」を行います。
有糸分裂は、真核生物の「通常の」細胞分裂です。1個の細胞が2個の細胞に分かれます。分裂前に細胞内でDNAの複製が作られて、分裂後の2個の細胞にそれぞれ分配されます。分裂後の細胞は、分裂前と同じ数の染色体を持ちます。
対して、生殖細胞（卵子と精子）では、分裂後の細胞の染色体の数が元の半分になる「減数分裂」が起こります。卵子と精子が結合した受精卵で、染色体の数を元に戻すためです。
有糸分裂や減数分裂は、19世紀末から20世紀初頭にかけて顕微鏡下で発見されました。今回、中央研究院の研究グループが主張する「非合成分裂」は、実に100年以上ぶりの新しい細胞分裂の様式です。
⚫︎DNA複製を伴わないのは、効率的に細胞の数を増やすため？
研究グループは、ゼブラフィッシュを使った実験中に、偶然新しい細胞分裂を見つけたと話します。
ゼブラフィッシュは、成長しても体長5センチほどの魚です。卵は1ミリ、幼生は5ミリ程度で、ヒトを含む脊椎動物のモデル動物として発生・再生などの研究に多く利用されています。飼育が容易なだけでなく、卵から孵化までの過程で胚が透明で観察しやすい、多産かつ世代時間が短い、人為的な遺伝子操作もやりやすいなどの特長があります。
表層上皮細胞は、皮膚細胞で一番外側にある細胞です。外部からの物理的障害などに対抗するために、バリアとして働きます。過酷な環境にさらされるために傷つきやすく、常に新しい上皮細胞が供給されて体表を守ります。古くなった上皮細胞は垢として剥がれ落ちます。これまでは、表層上皮細胞自身は細胞分裂をせずに、新しく作られたものと入れ替わると考えられてきました。
ところが、研究グループが幼生の表層上皮細胞の全体を観察するために細胞を1つずつ色分けすると、細胞分裂が観察されました。この細胞分裂では、1個の細胞が最大で2回分裂し、4個に増えました。さらに分裂の前後のDNAを調べると、DNA複製を伴わない「非合成分裂」をしていることが分かりました。
有糸分裂も減数分裂も、DNA複製によって自分の遺伝情報を子孫（新しい細胞）に伝えることが目的です。他ではない己の遺伝情報を後代に受け継ぐことは、生物の究極の目的と言えます。
では、なぜ、ゼブラフィッシュの表層上皮細胞では、DNAの複製を伴わない特殊な細胞分裂が行われているのでしょうか。研究グループは「幼生の急激な成長に対応するため、急いで細胞を増やすためではないか」と予想しています。
細胞分裂の前にDNA複製の過程がある場合、その分、時間が余計にかかります。幼生の身体の体積が増えるスピードが早いと、皮膚の表面を覆う細胞も急いで増やさなければなりません。そこで表層上皮細胞では、DNAの複製を止めて効率的に細胞の数を増やすことにした、と考えられます。
もっとも、「非合成分裂」で作られた細胞は遺伝情報が異常な状態です。放置するとがん化などのリスクもあります。研究グループは、細胞分裂が活発な幼生で、もともと短期間で入れ替わる表層上皮細胞だからこそ採用された、急場しのぎの細胞分裂様式ではないかと考察しています。実際に、観察されたゼブラフィッシュでは数週間で非合成分裂による細胞を排除し、正常な細胞に入れ替わりました。
ところで、冒頭で「非合成分裂」は生物の教科書を書き換える可能性があると言いましたが、この仮説が広く受け入れられるには、他の研究グループによって「再現性」が確認される必要があります。
細胞分裂の前にDNA複製の過程がある場合、その分、時間が余計にかかります。幼生の身体の体積が増えるスピードが早いと、皮膚の表面を覆う細胞も急いで増やさなければなりません。そこで表層上皮細胞では、DNAの複製を止めて効率的に細胞の数を増やすことにした、と考えられます。
もっとも、「非合成分裂」で作られた細胞は遺伝情報が異常な状態です。放置するとがん化などのリスクもあります。研究グループは、細胞分裂が活発な幼生で、もともと短期間で入れ替わる表層上皮細胞だからこそ採用された、急場しのぎの細胞分裂様式ではないかと考察しています。実際に、観察されたゼブラフィッシュでは数週間で非合成分裂による細胞を排除し、正常な細胞に入れ替わりました。
ところで、冒頭で「非合成分裂」は生物の教科書を書き換える可能性があると言いましたが、この仮説が広く受け入れられるには、他の研究グループによって「再現性」が確認される必要があります。
今回のゼブラフィッシュの個体だけが特殊だったり、特別な細胞分裂ではなく単にがん化していたりする場合もあり得るからです。さらに言えば、どのような研究成果でも、捏造や研究者のトンデモ理論の可能性も考えなければなりません。
Natureは米科学誌「Science」とともに、世界で最も読まれ、最も権威のある総合学術ジャーナルです。掲載される論文は総じて質が高い、新奇性に富んだものが多いことで知られていますが、150年に及ぶ歴史の中では掲載が「勇み足」と思われる事例もありました。
例えば、後にイグ・ノーベル賞を受賞することになる「水分子は以前に溶けたものを記憶していて、現在はただの水でも記憶によって抗原抗体反応を起こす」と主張したフランスの免疫学者ジャック・バンヴェニストの論文は、1988年にNatureに掲載されました。
Natureは米科学誌「Science」とともに、世界で最も読まれ、最も権威のある総合学術ジャーナルです。掲載される論文は総じて質が高い、新奇性に富んだものが多いことで知られていますが、150年に及ぶ歴史の中では掲載が「勇み足」と思われる事例もありました。
例えば、後にイグ・ノーベル賞を受賞することになる「水分子は以前に溶けたものを記憶していて、現在はただの水でも記憶によって抗原抗体反応を起こす」と主張したフランスの免疫学者ジャック・バンヴェニストの論文は、1988年にNatureに掲載されました。
2014年に日本で大騒動となった「STAP細胞」もNatureに掲載されたことが権威付けとなりましたが、Natureは 5カ月後に「重大な誤りが見つかったため」と論文を取り下げました。
「非合成分裂」は再現性をクリアして、細胞分裂の新しい議論のスタンダードになれるでしょうか。今後の動向を注視しましょう。
「非合成分裂」は再現性をクリアして、細胞分裂の新しい議論のスタンダードになれるでしょうか。今後の動向を注視しましょう。
