クラゲの心を読む
image credit:B. Weissbourd
 クラゲは脳をもたない生物だ。にもかかわらず、空腹を感じ、餌を察知し、危険が迫ると逃げることができる。まるで考えながら行動しているように見える。

 米カリフォルニア工科大学の研究グループは、遺伝子を操作し、クラゲの神経細胞を光らせ、その活動をリアルタイムで観察することに成功した。

 その結果、クラゲは分散している神経を、ドミノのように連鎖的に活性化できることがわかったという。『Cell』(11月24日付)で報告されている。
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クラゲを丸裸にし、どのように考えて行動するのかを観察

 人間の脳は1000億個の神経細胞と、それらをつなぎ合わせる100兆もの結合で構成されている。まるで宇宙のような脳ネットワークが一体どのように連動して、1つにまとまった機能を作り出しているのか? それは神経科学における大きな謎だ。

 だが、もしかしたら、この謎にクラゲが答えてくれるかもしれない。

 カリフォルニア工科大学の研究グループが開発した遺伝子ツールは、クラゲを遺伝子操作し、アクティブな神経細胞を光らせることを可能にした。

 クラゲの体は透明だ。だから、光を観察すれば、生きたままの自然な状態のクラゲの体内で、神経細胞がどのように連動しているのか手にとるようにわかる。

 泳いでいるときも、エサを食べているときも、敵に遭遇したときも、クラゲが感じていることはすべてまるっとお見通しになるということだ。
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今回のモデルとなったクラゲ、Clytia hemisphaerica / image credit:B.Weissbourd

なぜクラゲをモデルに選んだのか?

 じつはクラゲがモデル生物として利用されることは珍しい。

 生物の基本的な機能を知りたいときによく調べられるのは、ミミズのような蠕虫(ぜんちゅう)、あるいはハエ・魚・マウスなどだ。

 クラゲは遺伝的にこうした生物から非常に遠い。何しろ進化の視点から見てみれば、クラゲよりも蠕虫の方が人間に近いくらいだ。

 しかし、今回の研究の主執筆者であるブラディ・ワイズボード博士によれば、だからこそ「比較対象として重要」なのだという。

 たとえば、神経の基本的な働きはあらゆる種に共通しているのか? 初期の神経系はどのような姿だったのか?遠く離れた種を比べることで、こうした疑問を解明するヒントが得られるかもしれないという。
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image credit:B.Weissbourd

クラゲの分散した神経は驚くほど組織化され連鎖している

 人間の場合、頭の中に”脳”という形で中枢神経が集中している。

 他方、脳をもたないクラゲの神経は分散型だ。つまり、体全体に神経(脳)が散らばっている。だから口を体から切り離したとしても、その口は食べることができる。

 こうした分散型には、さまざまなメリットがあるらしく、クラゲは数億年前に誕生してから現在まで生き残ってきた。

 しかし、全身に分散した神経は、一体どのようにして協調し、全体として1つの行動を生み出しているのだろうか?

 ワイズボード博士らが、新たに開発した遺伝子ツールで、クラゲを神経系まで丸裸にしたのは、それを知るためだ。

 今回調べられたのは、「Clytia hemisphaerica」という小さなクラゲが、エサを食べるときの神経活動だ。

 クラゲが触手でエサを捕まえると、傘を内側に折りまげて、触手を口元へ運ぶ。それと同時に、口を触手へ向けて曲げてエサを食べようとする。

 神経細胞を光らせてこのときの神経系の働きを追ったところ、傘の内側への折りたたみは、特定の神経ペプチドを作る神経細胞のサブネットワークが担っていることが突き止められた。

 さらに、身体中に分散して一見バラバラに見える神経ネットワークが、意外なほど組織化されて連鎖的に動いていることも明らかになったという。
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開発された遺伝子ツールは、活性化したクラゲの神経細胞を光らせて、神経ネットワークが連携する様子をリアルタイムで観察することができる / image credit:B. Weissbourd

クラゲは触手の1本1本で感じ取り、それぞれに考えている可能性

 研究グループのデビッド・アンダーソン教授は、クラゲの神経細胞は”切り分けたピザ”のようなくさび形に分かれていると説明する。
クラゲの傘の神経細胞ネットワークは、一見分散しているようですが、実際には神経細胞のパッチに細分化されています。切り分けたピザのような形に組織化されているのです

触手がエサを捕らえると、それに一番近いピザの切れ端が活性化し、その部分を内側に折りたたみます。こうして、エサが口元に引き寄せられます
 こうした組織的な動きは、クラゲをいくら解剖しても絶対にわからない。神経活動を光らせて可視化できたからこそ、解明できたことだという。
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体の右側を折りたたんで、触手でとらえたエサを口元に運ぶ瞬間 / image credit:B. Weissbourd

より複雑な神経活動システム解明の足掛かり

 この研究は、まだ始まったばかりだ。研究グループが知りたいのは、食事だけではない。クラゲの神経ネットワークが全体として、どのように行動を作り出しているのか解き明かすのが狙いだ。

 そして最終的にはクラゲだけでなく、「もっと複雑な神経系を理解するための足掛かりにできれば」と、ワイズボード博士は語る。

References:A genetically tractable jellyfish model for systems and evolutionary neuroscience: Cell / Caltech Researchers Read a Jellyfish’s Mind / written by hiroching / edited by parumo
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コメント

1

1. 匿名パンセ

  • 2021年12月11日 22:25
  • ID:OCjSF02D0 #

クラゲは考える触手(あし)である

2

2. 匿名処理班

  • 2021年12月11日 22:59
  • ID:u7mX3kPf0 #

脳が無いんだから、筋組織は行動は一つしかできんだろ
ひれはひたすら泳いで、触手は触れたらつかんで持ってくる
口は消化し、腸は排出する
生態のくそもない、ただそれのみだろw

3

3. 匿名処理班

  • 2021年12月11日 23:00
  • ID:bBMW8yQy0 #

人間も考えるとか思考っていうと格好いいが
たんに複雑に反応してるだけだったりな…と思う事もある

4

4. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 00:19
  • ID:5YLM9Y4Z0 #

120°で仕切ってあるんだね
そして伝達と運動が一体化してる
とても明快にもかかわらず、図形操作を満たしている
ホットケーキも片面焼けたら勝手に裏返るようにならないかなー

5

5. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 04:45
  • ID:uGCzwjyM0 #

>>2
そうじゃないから研究されてる、と考えられるように学習しようよ

6

6. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 07:32
  • ID:9ej6tBbg0 #

脊椎動物は脳↔︎脊髄↔︎神経といった感じで上位プロセッサ↔︎下位プロセッサへ信号が伝わっていく。この場合脳や脊髄は高性能プロセッサである必要がある。
だけど単純なクラゲの場合、神経↔︎隣の神経への信号伝達だけで生命活動している。この場合プロセッサの性能は高くなくてもいい。これはクラゲの生命体としてのコストパフォーマンスを大きく向上させている。
あと、タコだと各足ごとにそれを動かす脳があると聞くから、いちいち脳を経由して体動かしてたら間に合わない(獲物に逃げられる)面もあるかもしれない。(脊椎動物でも脊髄反射ある訳だし)
他の無脊椎動物でもこうやって生命活動してる生き物いるかもしれないね。

7

7. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 08:07
  • ID:wft0TsIo0 #

※2
そうした行動がバラバラではなく、協調できるのはどうしてか、というのを研究してるんだよ。きちんと記事を読め。

8

8. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 09:10
  • ID:yEQm0jtK0 #

※3
おいおい、人間は条件反射でクラゲは考えてるってか?
どう思考したらそうなる

クラゲは脳が無いんだから条件反射と遺伝子のみだよ
人間の細胞は考えてるか?
クラゲは特別か?
お前らは、全部うのみにして、自分の考えってないのかよ?

9

9. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 09:43
  • ID:tOtOyF5i0 #

脳がないというより、体全部が脳と言っていいのかもなと思った。

10

10. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 10:16
  • ID:uGCzwjyM0 #

>>8
君の根拠のない断定より説得力あるよ
だって、君の指摘は>>3の内容すら理解できてないし

11

11. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 10:50
  • ID:P7I3vDA20 #

クラゲの化石ってある?

12

12. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 11:06
  • ID:LjrguAnv0 #

クラゲって地面から逆さまに生えてきて千切れて漂うんよね。
教科書では良く見るんだけど是非実物を見てみたい。

13

13. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 11:46
  • ID:b7dWezGo0 #

※8

※3の言うことは、少なくとも神経と呼ばれるものを持つ生物の、共通の本質を捉えていると思います。象徴的な書かれ方なので誤解されているようですが。

言うまでもなく神経細胞間の信号のやりとりは、規模と構造が異次元なだけで人間の脳神経系でも行われています。

クラゲにおける捕食や移動といった単純な動作と、人間における思考、文章、芸術表現という、アウトプットの違いで現れているだけです。そのことを「複雑に反応してるだけ」とあらわしたと解釈しました。

さらに加えれば、ルーチンワークや投球フォームなど、いったん慣れると思考は介在せずに「手足が勝手に動く」ように、効率化のために神経ネットワークが最適化さたなら、手や足に分散化した司令塔があるような感覚さえ覚えます。もちろん厳密には「細胞が考えている」ことはないでしょう。

14

14. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 12:59
  • ID:gIQpszqx0 #

昔から謎だったけど、昆虫なんかも大脳をもたない生物だし、なんとなく納得できました。ブクマさせてもらいました。
でも、カマキリって黒目でガン飛ばしてくるよね・・「何みとるんじゃ、コラ」ってな感じで・・

15

15. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 13:32
  • ID:UPx2IhGn0 #

狩りが成功すると
ドーパミンのような依存性のある物質が
分泌されるんだろ

16

16. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 13:53
  • ID:9ej6tBbg0 #

>>11
カナダのバージェス頁岩からクラゲの化石出た事あるよ。
といってもクラゲに砂が堆積して鋳型の様にその痕跡残ってる状態。

17

17. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 16:37
  • ID:.zFVLS0l0 #

東京の満員電車の中
脳の思考停止しないと
さまよっていられないから
クラゲと同じ状態です。

18

18. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 17:35
  • ID:H1HRE63p0 #

>>14
昆虫の行動の仕組みっていう本、お勧めです
脳のないカマキリがどうやって餌の位置を認識してるのかとか

19

19. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 19:23
  • ID:gVNYT75.0 #

戦争しない分、一部のヒトより良質な生き物

20

20. 匿名処理班

  • 2021年12月12日 22:42
  • ID:6nbVUOdw0 #

※2
またお前か
文面が特徴的だからすぐわかる

21

21. 匿名処理班

  • 2021年12月13日 00:04
  • ID:60OEH3vL0 #

※9
20世紀のSFみたいな「中央集権的なホストコンピュータが
巨大都市全体の各機能を制御して…」ってのが脳なら、
実際の21世紀の「各所で作動している小型コンピュータを
必要に応じてネットで全世界に繋いで…」という分散連動方式が
クラゲの神経網チックなやり方なのかなと思った。

22

22. 匿名処理班

  • 2021年12月13日 01:36
  • ID:j1DyelMl0 #

脳という物体が全てみたいに考えてしまうけどただ神経が集中してるだけで
別に一カ所にまとまってる必要はないってことだな
逆に言えば全身が脳であるとも言える

23

23. 匿名処理班

  • 2021年12月13日 13:38
  • ID:MDmD0VwQ0 #

>>8
まあ落ち着け。落ち着いて茶でも飲め。

( ゚∀゚)つ旦

24

24. 匿名処理班

  • 2021年12月16日 14:16
  • ID:lh8wCFmq0 #

>>17
小柄な人だと周りの乗客達に挟まれ押されして、床から足離れて正に浮いてる状態に……

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