ヌルヌルした粘液を科学で解明
 ヌルヌルとした「粘液」は生物が体内外に分泌する粘性の高い液体だ。人間の場合、消化器官や呼吸器官などの中にあり、体内を保護する役割を持っている。

 ぶら下がりながら行われる神秘的なナメクジの交尾は粘液あってのものだ。ヌタウナギは粘液で水を膨張させねばっとした液体に変えるし、ヤツメウナギはこれで食べ物をろ過し、ツバメは粘液性の唾液で巣を作る。

 このようにあらゆる複雑な生命にとって欠かせない粘液だが、その進化の起源は謎に包まれている。

 しかし粘液を研究しているニューヨーク州立大学バッファロー校のオメル・ゴックメン氏によると、どうやらとあるタンパク質の遺伝子に、何度も反復する配列がつけ足されたことで発明されたと考えられるそうだ。
広告

粘液の正体は「ムチン」というタンパク質

 粘液は「ムチン」というタンパク質でできている。これは糖分子を生やした棒のようなもので、ヌルヌル感は糖の働きによるところが大きい。

 大抵のタンパク質は立体的な作りだが、ムチンは長い棒のような形をしている。これにそって糖分子がくっつくことで、ブラシのような複雑な構造になる。

 このブラシ構造のおかげで、ムチン同士でよくくっつく。粘液がヌルヌルするのは、この構造のおかげだ。
1
粘液を作るムチンは、長い棒に糖分子がくっついたブラシのような構造をしている / image credit:Royal Society of Chemistry , CC BY

粘液はいつ進化したのか?

 粘液は生物にとって欠かせないものだが、どのように進化したのかよくわかっていない。

 ゴックメン氏らはその起源を突き止めるべく、哺乳類49種に共通しているムチン遺伝子の祖先を探ってみた。

 進化は偉大だが、それでもゼロから新たに発明をすることはほとんどない。大抵は、元々あったものを自分のニーズに合わせて改良するだけだ。

 当初ムチンもまた、コピー&ペーストを繰り返して改良されてきたに違いないと予測された。

 ところが、必ずしもそうではなかった。ある動物が遺伝子をコピペすれば、元の遺伝子によく似た遺伝子のファミリーができるはずだ。

 だが、人体で知られているムチン関連遺伝子すべてを調べたところ、どの遺伝子ファミリーにも属さない遺伝子(孤児遺伝子)がたくさん見つかったのだ。

 さらに、とある生物の遺伝子データベースからは、それぞれ異なる哺乳類で独自に進化したらしい、新しいムチン遺伝子が15個見つかった。
名称未設定-2
ムチンの進化には、3つの可能性が考えられる。遺伝子全体をコピーするか、まったくのゼロから発明するか、元々あったタンパク質に反復配列を付け足すか、そのいずれかだ/Pajic et al., Science Advances Volume 8, eabm8757 (2022)

 だが、その後の分析で、これらの遺伝子には親戚がいることがわかっている。唾液の中には、「プロリン」というアミノ酸が豊富な棒状のタンパク質がある。

 このタンパク質とムチンは祖先が同じだったのだ。ただし、プロリン含有タンパク質には、ムチンが糖分子にくっつく鍵である反復構造がない。

 ゴックメン氏の仮説によれば、ムチンの正体は、プロリン含有タンパク質に糖タンパク質(糖分子に結合するタンパク質)が何度もつけ足されたものであるという。

 実際、哺乳類のムチン遺伝子とプロリン含有タンパク質遺伝子を比較してみたところ、非常に似ていることが明らかになっている。ただ1つ違うのは、糖タンパク質のコードが反復されているかどうかという点だけだ。

 これを踏まえると、ある種のタンパク質は、この反復部分をつけ足すだけでムチンになれるだろうと考えられる。
iStock-520711338
ヌタウナギの粘液 photo by iStock

反復する遺伝子と進化

 この発見は、ムチンがじつは多様なタンパク質であることを表している。

 遺伝子の反復配列は、細胞機能をコードした遺伝子では滅多に見られず、しばしば無視されがちだ。

 だがムチンの場合、この反復を発明できたおかげで、進化することができた。霊長類では、糖分子が結合する反復部分が、ムチンの違いを生み出すことがわかっている。

 さらに反復配列は、ゲノムにおけるほかの機能を決めている可能性もある。こうした反復はヒトゲノムに起きる突然変異としてはよくあるもので、それが人間同士の生物学的な違いを作り出している可能性すらあるという。
00
ナメクジの交尾 photo by iStock

ムチンの働きを理解することで病気の理解につながる

 ムチンの働きを理解することは、さまざまな病気を理解することにもつながる。ムチンの機能不全が原因で起きる病気もあるからだ。

 たとえば、「嚢胞性線維症」という呼吸困難を引き起こす病気は、肺が粘液をうまく排出できなくなったことが原因だ。

 またムチンの調整機能の誤作動は、がんにも関係している。

 ゴックメン氏のお母さんは肺がんを患っていたが、それが成長する仕組みは、カタツムリが動ける仕組みと同じなのだそうだ。

 きっとその時、彼が味わった気持ちは、粘液の研究者だけが味わう複雑なものだったろう。

References:Slime is all around and inside you – new research on its origins offers insight into genetic evolution / written by hiroching / edited by / parumo
あわせて読みたい
これはXファイル案件ですか?高速道路がスライムのような粘液とうごめく物体に覆われた。その正体は?(アメリカ)

カタツムリの粘液がヒントに。成人男性の体重にも耐えられる貼ってはがせる超強力な接着剤が開発される(米研究)

ナメクジの粘液から内臓の止血を行う強力な接着剤が開発される(米研究)

こ!これは!!海岸を埋め尽くすほどの大量の環形動物が打ち上げられる(アメリカ)※ユムシ大量注意

クマムシはカタツムリをタクシー代わりに移動することが判明。ただし料金として命を取られることもある

この記事が気に入ったら
いいね!しよう
カラパイアの最新記事をお届けします

この記事に関連するキーワード

キーワードから記事を探す

コメント

1

1. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 20:16
  • ID:qReQN6sU0 #

子供のころ、やたらとねばっこい唾液がでたときに、テーブルに置いた紙きれを唾液を垂らして吸い込んで口にくわえるゲームをみんなでやったことを思い出した。

2

2. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 20:22
  • ID:Uh2Y8p1Q0 #

ピリジンを思い出す

3

3.

  • 2022年09月07日 20:36
  • ID:IXEQMXru0 #
4

4. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 21:01
  • ID:nV6..1Vy0 #

>>2
ピリジンで思い出すのはどっちかというとイカ略

5

5. 匿名処理班

  • 2022年09月07日 21:09
  • ID:zJEWdaM70 #

ヌルヌルこそ命の源 解るだろ〜🤍

6

6.

  • 2022年09月07日 22:51
  • ID:5YkxNvX20 #
7

7.

  • 2022年09月07日 23:09
  • ID:gfXgB5Tr0 #
8

8. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 00:02
  • ID:hz6tkqHy0 #

タンパク質のなのは周知だったし手近な物でバリアー作ったらこうなったんだろうなとは薄っすら思ってた
色んな構造のが有るって事はこれも収斂進化みたいなもんだろうか

9

9. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 02:58
  • ID:fbrTeYnp0 #

そういえば昔は食べ物のネバネバもムチンって言われてたけど成分的に違うらしいね

10

10. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 06:52
  • ID:xsLjGy6q0 #

こまけーけど、ヌタウナギは水"を"膨張させてはいないと思う。

11

11.

  • 2022年09月08日 07:01
  • ID:h6JQo1vA0 #
12

12. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 08:12
  • ID:2AyNwq.v0 #

歳のせいか朝起きたら妙に粘度の高い痰が絡むようになった
唾液にプロリンがあるのなら痰になるまでにムチンっぽくなってるんじゃないのか
とも思ったが自分のそれで調べる気も起きないのでそのままにしている(´・ω・`)

13

13. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 08:36
  • ID:qTjKVGKV0 #

工業製品に応用できないものだろうか

14

14. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 09:59
  • ID:JFxXXvNN0 #

※9
ムチンの定義が「動物由来のねばねば成分」であって、特定の物質じゃないんだよね。成分的には何種類もある。

15

15. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 10:06
  • ID:njk6H2Xt0 #

粘膜がこすれて快感が半減するからでしょ?

16

16. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 12:00
  • ID:RcMuJyOg0 #

肺がんが成長する仕組みがカタツムリが動ける仕組みと一緒…なるほどわからん??

17

17.

  • 2022年09月08日 12:51
  • ID:w2Bvv2wg0 #
18

18. 匿名処理班

  • 2022年09月08日 13:54
  • ID:FLz9JQc00 #

※1
そんなカエルかカメレオンみたいな遊びはしたことないけど、ビローンってたらして、ちゅーっと吸い上げるのはやりました。
思い返すとバカだなぁって、小学生男子ってそういうものですねwww

19

19.

  • 2022年09月08日 15:17
  • ID:zYBni9c.0 #
20

20.

  • 2022年09月09日 01:14
  • ID:13eXlT0F0 #
21

21. 匿名処理班

  • 2022年09月09日 14:48
  • ID:jt6fyezV0 #

オクラやジュンサイなどの、植物性ヌルヌルも魅力的ですよね。

お名前
ADVERTISING
記事検索
月別アーカイブ
ADVERTISING
ADVERTISING