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ニワトリのペニス消失

ニワトリはどのようにそのペニスを失ったのか



細胞死をシグナルする分子が発生期のオンドリの性器を鎮める。

Helen Shen
06 June 2013


オンドリの性器は進化の難問だ。
Damschen/ARCO/naturepl.com


鳥類のペニス消失事件は進化生物学上の長年の謎だ。だが鳥類でペニス喪失を制御する分子機構の特定が、どうにかこの難問の解決に向かっている。

体内受精で生殖するにもかかわらず、およそ97%の鳥類種はとても小さな陰茎様のものを備えるか、まったく持たない。今日カレント・バイオロジー誌(Current Biology)に発表された論文は、ニワトリのペニスの発生が細胞死を促進するシグナルによって中断することを示す。

「この論文はヒトについてのものだったらネイチャー(Nature)かサイエンス(Science)に載っただろう」とイェール大学(コネティカット州ニューヘヴン)の進化鳥類学者、リチャード・プラム(Richard Prum)は話す。「研究結果の全体がまったく新しい」

オスのニワトリは痕跡的な陰茎突起しか持たない。彼らは「総排出腔のキス」――オスとメスの総排出腔を互いに押しつける動きで、総排出腔はフンの排泄と交尾のための穴――を使って精子をメスの中へポンプする。対照的に、アヒルは体長の約半分の長さになることもある、大型で精巧な螺旋形のペニスを誇る

ペニスの成長を制御するシグナルをもっと理解するために、フロリダ大学(ゲインズヴィル)の発生生物学者、マーティン・コーン(Martin Cohn)が率いる研究者たちは、発生中のアヒルの胚とニワトリの胚の間の違いを探した。

アップクローズでパーソナル
科学者たちはアヒルとニワトリの卵に切り開いた小さな窓を通してペニスの発生を観察した。彼らはニワトリがはじめはアヒルのものに似たペニスを形成することを見いだしたが、発生9日目ごろに、初期のニワトリペニス――生殖結節と呼ばれる――が成長を止め、縮小し始めることが分かった。

「我々は何らかの決定的な成長因子がなくなってると予想した」とコーンは話す。しかしチームはアヒルのペニス成長を駆動するのと同じ遺伝子がニワトリでも強く発現し続けていることを発見した。だが、2つの種の間には大きな違いがあった。ニワトリはこの結節の先端付近でBmp4――細胞死を促進するタンパク――レベルの上昇を示した。「我々はとても驚いた」とコーンは話す。

研究者たちはニワトリにおける生殖器の細胞死を、結節の片方をノギン(Noggin)という、Bmpの活性を阻害するタンパクで処理することによって食い止めることができた。1日後、ノギンで処理された側は未処理の側の約6.5倍の長さに成長した。成長するアヒルの結節の片方をBmp4で処理すると、局所的な細胞死とペニスの縮小という結果になり、オスのニワトリにおける正常な性器発生とそっくりになった。

この結果は鳥類における性器の成長が共通のプログラムによって制御されていて、それはBmpシグナリングにおける進化的工夫によってカスタマイズされてきた、と著者たちは話す。

しかしこのデータはニワトリがそのペニスを切り捨てた理由を説明しない。コーンは、陰茎と同様にBmpタンパクによって発生が影響を受ける、肢や歯などの他の体部分に起こった進化の二次的結果として陰茎が失われたのではないか、と示唆している。

クイーンズ大学(カナダ、オンタリオ州)の進化生物学者、ボブ・モンゴメリ(Bob Montgomerie)も賛成する。彼と他の研究者たちは、総排出腔のキスに自発的パートナーの間の協力が必要なことから、メスのニワトリおよび他の鳥類が部分的に強制的交尾を避けるためにより小さなペニスを持つオスを選んで来たかもしれないと、示唆してきた。時間が経るとともに、その選好がオスの鳥の性器の形を変えてきたのだろう。

Nature News
How the chicken lost its penis
Helen Shen, 06 June 2013
Nature doi:10.1038/nature.2013.13152

原論文
Ana M. Herrera, Simone G. Shuster, Claire L. Perriton, Martin J. Cohn
Developmental Basis of Phallus Reduction during Bird Evolution
Current Biology, 06 June 2013
10.1016/j.cub.2013.04.062
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