【テクノロジー解説】頭から尾まで、体の「順番」を決める遺伝子:はねが4枚になったハエのなぞ。遺伝子は染色体の上に、体の節と同じ順番でならんでいた。人にも同じしくみ(1995年ノーベル生理学・医学賞)

プレ男まるい卵から、頭や手足がちゃんと正しい場所にできるのって、ふしぎだよね。

メル美体の「順番」を決める遺伝子があるんだって。ハエの研究でわかったらしいよ。

こんにちは、Dr. Taro です。 「テクノロジー解説」、今回は体づくりの遺伝子です。1995年のノーベル生理学・医学賞の発表をもとにまとめました。

まるい卵から、体の形へ

• 受精卵はまるい形です。2、4、8個と分裂していき、16個までは、どの細胞も同じで、胚は対称です
• その先、細胞は役割をもちはじめ、どこが頭と尾になり、どこがおなかと背中になるかが決まっていきます
• さらに体は節(体節)に分かれ、それぞれの節は、頭から尾への位置に応じてちがうものに育ちます
• どの遺伝子が、これをコントロールしているのでしょうか

ハエの遺伝子を、すみずみまでさがす

• クリスティアーネ・ニュスライン=フォルハルト博士とエリック・ヴィーシャウス博士は、1970年代末、ドイツ・ハイデルベルクの研究所で、はじめて自分たちの研究室をもちました
• ショウジョウバエは、受精から9日で胚、幼虫、成虫と育つので、体づくりの研究にむいています
• 2人は、ハエの遺伝子の約半分にランダムに変異を起こし、体の軸や体の節のでき方がみだれるものを、2人が同時にのぞける顕微鏡で調べて分類しました。若い2人の、成功するかわからない勇気ある挑戦でした
• 1980年の発表で、体づくりをコントロールする遺伝子は体系的に見つけられ、その数はかぎられていて、働きごとのグループに分けられることがわかりました

プレ男遺伝子の半分に変異を起こして、全部調べたのか。根気がすごい!

はねが4枚になったハエ

• 20世紀のはじめから、ときどき、体の一部が別の部分のように育つハエが知られていました。たとえば、バランスをとる器官が、もう1組のはねになってしまうのです
• エドワード・ルイス博士は1940年代はじめから、この現象を調べました。はねが4枚になるのは、体の節がまるごと1つ重複したためで、その原因は、頭から尾への体の節づくりをコントロールする遺伝子の家族の変異でした
• そして、遺伝子が染色体の上に、体の節と同じ順番でならんでいることを発見しました。はじめのほうの遺伝子は頭の側、真ん中の遺伝子はおなか、最後のほうの遺伝子は尾の側をコントロールしていたのです

人にも同じしくみ

• ハエで見つかった遺伝子の集まりは、ほ乳類では4つの集まりにふえていて、「HOX遺伝子」とよばれます
• 人のHOX遺伝子は、ハエのものとよく似ていて、変異したハエの遺伝子の正常な働きの一部をとりもどせるほどです
• 背骨をもつ動物のHOX遺伝子も、ハエと同じ順番でならび、頭から尾への体の軸にそって働いています
• 多細胞の生き物の体づくりの基本的なしくみは、何百万年もの進化のあいだ守られてきたのです

ショウジョウバエの研究から、体の軸や体の節をつくる遺伝子が見つかりました。体の節ごとの器官を決める遺伝子は、染色体の上に体の節と同じ順番でならび、人にも似たHOX遺伝子があります。

つながるテクノロジー

• 遺伝子の役割を調べるマウス:ねらった遺伝子を1つだけ「ノックアウト」したマウス
• 体づくりの中で消える細胞:細胞は「計画的に」死ぬ
• 細胞が分裂するサイクル:細胞分裂の「エンジン」と「アクセル」と「点検所」

プレ男ハエと人で、体の設計図の順番が同じなんて!

メル美はね4枚のハエが、そのなぞのヒントだったんだね。

まとめ

• まるい受精卵から、頭と尾、背中とおなか、体の節ができていく
• ニュスライン=フォルハルト博士とヴィーシャウス博士が、体の軸と体の節をつくる遺伝子を体系的に発見(1980年)
• ルイス博士は、はねが4枚のハエから、体の節ごとの器官を決める遺伝子を研究
• 遺伝子は染色体の上に、体の節と同じ順番(頭→尾)でならぶ
• 人にも似たHOX遺伝子。体づくりのしくみは進化で守られてきた(1995年ノーベル生理学・医学賞)

参考文献

1. The Nobel Assembly at the Karolinska Institute. Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1995. NobelPrize.org. https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1995/press-release/ (閲覧日:2026年10月10日)

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