ニシキヘビの驚異の臓器再生能力：遺伝子発現の秘密

ニシキヘビ再生能力の神秘

テキサス大学アーリントン校のTodd Castoe教授と彼の研究チームはテキサス先端コンピューティングセンター（TACC）の高性能コンピュータを使って、ヘビやトカゲのゲノムを詳しく調べています。彼らの目的は遺伝子の違いがどのように生物の形や機能の違いにつながるのかを理解することです。最近の研究の一つでは、ビルマニシキヘビが食事をした後、心臓、肝臓、腎臓、小腸などの臓器を再生する驚くべき能力に注目しました。長期間の絶食期間中、ビルマニシキヘビは代謝機能と生理機能を大幅に低下させます。この間、臓器は萎縮してエネルギーを節約しますが、再び摂食するとこれらの臓器の大きさと機能、およびエネルギーを生成する能力が消化に対応するために劇的に増加します。摂食後48時間以内にビルマニシキヘビの代謝率は最大44倍に増加し、主要臓器の質量は40〜100％増加する可能性があります。研究チームは絶食中と食後のニシキヘビの遺伝子発現を比較し、約1700の遺伝子が大きく変化していることを発見しました。また、いくつかの重要な遺伝子とタンパク質が組織特異的なシグナルを介して再生プロセスを促進していることが明らかになりました。面白いことに、哺乳類の細胞でさえ食後のニシキヘビの血清に反応したことから、このシグナル伝達機能は多くの生物種で保存されており、将来的にはヒトの健康にも応用できる可能性があります。別の研究で、Castoe教授のチームは近縁の2種のガラガラヘビの間での遺伝子の流れを調べ、それらの多様性と雑種形成に寄与する遺伝的要因を明らかにしました。これらの研究では、ゲノムの配列決定、比較解析、数百万世代にわたる進化のシミュレーションなどに、スーパーコンピュータが不可欠です。テキサス大学研究サイバーインフラストラクチャ・イニシアチブを
通じてTACCのリソースを利用できることが、チームの研究にとって非常に重要となっています。進化生物学の分野ではコンピュータの重要性が高まっており、現在ではデータ解析がライフサイエンス分野の発見における主要な障壁となっています。そのため、TACCが提供するような柔軟な共有スーパーコンピュータは、この分野の研究を推進するために、これまで以上に重要になっています。

ビルマニシキヘビとは

ビルマニシキヘビ（Python bivittatus）は大型のヘビで、マングローブ林、
熱帯雨林、湿地、草原、河川、岩地など、南アジアと東南アジアのさまざまな生息地に生息しています。その分布域はネパールやバングラデシュから中国南部にかけて、そしていくつかのインドネシアの島々にまで及んでいます。ビルマニシキヘビはその驚異的な大きさで知られており、成体は通常、体長3〜5メートル、体重90キログラムほどにもなります。皮膚の色はクリーム色または濃い茶色の背景に濃い茶色の斑点が特徴的です。頂点捕食者として、ビルマニシキヘビは小型哺乳類からシカ、アリゲーター、家禽類などの大型動物まで、幅広い獲物を捕食します。彼らは強力な顎で獲物に噛み付き、保持することで捕獲し、獲物に巻きついて窒息させてから丸のみします。ビルマニシキヘビは有性生殖と単為生殖の両方で繁殖します。交尾は12月から3月の間に行われ、雌は通常40個未満の卵を産みますが、大型の個体では最大100個の卵を産むことができます。孵化は産卵後2ヶ月で起こり、ほとんどのビルマニシキヘビは2〜3歳で性成熟に達します。これらのヘビは野生では20年以上、飼育下では25年まで生きることができます。原産地に加えて、ビルマニシキヘビは南フロリダに定着個体群を形成しており、そこでは侵略的外来種とみなされています。

巨大なヘビの世界：驚異のサイズと多様性

強大なグリーンアナコンダから幻のレティキュレートパイソンまで、巨大なヘビは地球上の多様な環境に生息し、それぞれが独自の適応力を持ち、生態系の中で特有の役割を果たしています。南アジアと東南アジアの緑豊かな熱帯雨林に生息するアミメニシキヘビは、世界最長のヘビとして知られ成体の最大記録は990センチです。非毒性の大型ヘビであるアミメニシキヘビは
強力な捕食者であり、豚、鹿、時には人間をも丸飲みすることができます。
一方、南米原産のグリーンアナコンダは世界最重量のヘビのタイトルを保持しており、その中には220キログラムにも及ぶ個体がいると報告されています。この巨大なヘビは水環境で繁栄し、特徴的な緑色と黒い斑点で知られています。アミメニシキヘビは体長の面でわずかに優位に立つかもしれませんが、グリーンアナコンダの頑丈な体格により、最大のパイソンをも上回る重量になることができます。南アジアと東南アジアに生息するキングコブラは世界最長の毒ヘビで、長さは5メートルにも達します。特徴的なシェブロン模様の皮膚と激しい母性保護で知られるキングコブラはかなり大きな蛇であり、他のヘビや大きなパイソンをも捕食します。アフリカではアフリカニシキヘビが大陸最大のヘビのタイトルを保持し、その長さは7.5メートルにまで達します。時間を遡ると、5800万年前にコロンビアの川を巡回していた絶滅種のティタノボア・セレホネンシスは、史上最大のヘビであったと考えられており、その重量は1.25トンを超え、長さは12メートルを上回っていた可能性があります。今日、私たちは3000種以上のヘビと地球上で共存しており、それぞれが独自の適応力と行動を持っています。東南アジア原産のビルマパイソンは捕食者であると同時に獲物でもあり、成体は生息地の頂点捕食者ですが、幼体はしばしばより大きな動物に狩られます。ボアとパイソンの違いは、その進化系統にあり、ほとんどのボアは生きた子を産むのに対し、すべてのパイソンは卵を産みます。また、地理的分布も異なり、ボアは一般に西半球に生息し、パイソンは旧世界の原産です。

資料

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170622121906.htm
https://www.britannica.com/animal/Burmese-python
https://animals.howstuffworks.com/snakes/biggest-snake-in-world.htm