相手がいないとき、コンブはオスの細胞からでも受精なしで子をつくっていた

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南アフリカとナミビアの大西洋岸に生えるコンブの仲間で、オスとメスを別々の皿に分けて育てると、どちらも受精しないまま子をつくった。卵だけでなく、オスの側の生殖細胞からも子が育った。それなのに、海で集めた523個体には、そうして生まれた個体のはっきりした痕跡が見つからなかった。調べていくと、このコンブは近くに相手がいるかどうかで、ひとりで子をつくるかどうかを切り替えているらしいことが分かってきた。論文は11月12日に学術誌 PLOS Biology に載った。

目に見えない、もう一つの世代

研究の対象は Laminaria pallida。コンブ属（Laminaria）の一種で、ベンゲラ海流が冷たく栄養の多い水を運んでくる南アフリカとナミビアの沿岸で、潮が引いても水面に出ない深さの岩場に林をつくる。日本のマコンブも、2006年に別の属（Saccharina）に移されるまではこの属に入っていた。

相手がいないとき、コンブはオスの細胞からでも受精なしで子をつくっていた

海の中で揺れている大きなコンブは、一生の半分の姿にすぎない。成長した体は胞子を放ち、胞子は岩の上で、目に見えないほど小さな糸状の体に育つ。これを配偶体（はいぐうたい）という。配偶体にはオスとメスがあり、オスは泳ぐ小さな精子を、メスは動かない大きな卵をつくる。受精した卵が育つと、ふたたび大きなコンブ（胞子体）になる。大きな胞子体と、顕微鏡でしか見えない配偶体。この2つの世代を交互にくり返すのがコンブの一生だ。

コンブの仲間では、受精していない卵がそのまま胞子体に育つことが前から知られていた。精子は小さく、育つための栄養をほとんど持っていないので、オスの側から胞子体ができる例はほとんど調べられていなかった。L. pallida では2024年に、1つの個体から取った兄弟の配偶体で、オスの生殖細胞から胞子体が育ったことが報告されていた。今回の研究は、それが例外なのかどうかを確かめるところから始まっている。

オスの細胞からも、受精なしで胞子体が育った

研究したのは、ドイツのマックス・プランク生物学研究所テュービンゲンの Daniel Liesner さん、Susana M. Coelho さんらと、ナミビア大学、ケープタウン大学、フランスのロスコフ臨海実験所の研究者を合わせた8人のチームだ。オス4系統とメス1系統の配偶体を、それぞれ単独で皿に入れ、成熟させて40日間観察した。

オスの配偶体の一部は、成熟して精子をつくる時期の途中やそのすぐあとに、卵をつくる器官に似た大きな細胞をつくり始めた。そこから出てきたのは、精子よりずっと大きく、泳がない細胞だった。この細胞が芽を出し、平たい葉をもつ小さな胞子体に育った。顕微鏡でたどると、胞子体は1個の生殖細胞から始まっていて、配偶体の体からじかに生えてきたものではなかった。

相手がいないとき、コンブはオスの細胞からでも受精なしで子をつくっていた

40日目までにこの変化を起こしたオスの配偶体の割合は、系統によって約4%から約28%まで開きがあった。いちばん多い系統は、メスと統計的に差がないほどだった。Nature のニュースで、研究に加わっていないゲント大学（ベルギー）の海藻の研究者 Olivier De Clerck さんは、精子は卵と違って小さく、育つための蓄えをほとんど持たないので、オスの側から育つのは目を引く、と話している。

ただし、数でも育ち方でも受精にはかなわなかった。オスとメスを一緒に育てた皿では、配偶体1つあたり平均1つの胞子体ができ、単独の皿の2倍を超えた。受精なしで育った胞子体を31週間育てると、葉がゆがんだり、岩にくっつく根元や茎の部分がうまく分かれなかったりした。大きさも、受精で生まれた胞子体よりはっきり小さかった。細胞の中では、DNA をまるごと複製して量を倍にする「内部倍加」が起きていた。実験室の条件では、3回試しても胞子をつくる器官はできなかった。

野外の523個体には、その跡が無かった

実験室ではできる。では、海の中ではどれくらい起きているのか。チームは南アフリカの Paternoster で357個体、ナミビアの Swakopmund で166個体、合わせて523個体の胞子体を集め、DNA の10か所の目印を調べた。受精なしの子づくりが広く起きていれば、DNA の型がまったく同じ個体どうしや、どの目印でも対になる2つの型がそろってしまった個体が出てくるはずだ。どちらも1つも無かった。

海のコンブが能力を失っているわけではない。集めた胞子体から新たに配偶体を育てると、成熟したオスとメスの92%が、受精なしで胞子体をつくった。ほぼどの個体もできるのに、海では使われていない。この食い違いを解く鍵になったのが、次の実験だった。

チームは、目の大きさ5マイクロメートルのナイロンの網で皿の中を仕切り、片側にオス、反対側にメスを入れた。水はつながっているが、配偶体どうしは触れ合えない。比べる皿では、網の両側に同じ系統を入れた。すると、オスの2系統とも、近くにメスがいる皿では受精なしの変化が減り、メスがいない皿のほうが多くの胞子体をつくった。メスも同じで、オスがいないときのほうが卵を多く出し、受精していない卵から育つ胞子体も増えた。6日目に放った卵は、オスがいないときは1個体あたり平均2.61個、いるときは1.75個だった。

相手がいないとき、コンブはオスの細胞からでも受精なしで子をつくっていた

網越しに相手がいることが伝わっているのなら、水に溶けて広がる何らかの信号があることになる。Nature の記事は、化学的な信号で近くの相手を感じ取っているらしいと書いている。ただ、その物質はまだ分かっていない。論文も、網を抜けた精子が混じった可能性は完全には否定できないと断ったうえで、生まれた胞子体の形が崩れていたことや、卵をつくった器官にくっついたまま育っていなかったことから、受精なしで生まれたものと判断している。

相手がいないときのための、控えの道

受精なしで育つとき、オスの配偶体の遺伝子の働きは大きく変わっていた。オスらしさにかかわる遺伝子の働きが下がり、全体の働き方がメスの配偶体や、受精卵から育つ胞子体に近づいていった。精子のつもりでつくられた細胞が大きくなり、受精する力をなくして、ひとりで育つ別の細胞につくり変えられていく。論文は、こうした細胞を生殖細胞というより、自分の分身を広げるための細胞に近いものとみている。

時間の順番も、この見方に合っている。受精なしの胞子体の多くは、精子や卵を出す盛りが過ぎたあとに育ち始めた。まず受精の機会を待ち、それが終わってから控えの道に回るので、ふだんの有性生殖の邪魔にはなりにくい。チームは、受精なしで子をつくる力を、有性生殖と張り合う別のやり方ではなく、相手が見つからないときに子孫を残すための控えの道とみている。

この控えの道が海で役に立つ場面があるのかは、まだはっきりしない。ナミビアの集団では、相手を選ばずに交配しているときの状態からわずかにずれた傾向が見つかり、論文は気づかれていないクローンが混じっている可能性を挙げている。Swakopmund の海面の水温は夏に20℃を超え、配偶体が子をつくるのにいちばんよい12℃前後よりかなり高い。個体がまばらな場所や、水温の高い分布の端で、この道の重みが増すのかどうかは、そうした集団を調べてみないと分からない。

コンブの林は、魚や貝の食べ物とすみかになる。温暖化でその林が減っている海もあり、林を守ったり植え直したり、コンブを養殖したりするには、コンブがどうやって次の世代をつくるのかを知っておく必要がある。Nature の記事で、研究に加わっていないスコットランド海洋科学協会の Reina Veenhof さんは、遺伝子の働きの変化から、コンブが異なるやり方で子をつくれる仕組みを説明している点がおもしろいと話している。Liesner さんは同じ記事で、コンブは思っていたよりもさらに柔軟に子をつくる、と話している。Nature は Liesner さんを、ドイツのキールにある GEOMAR ヘルムホルツ海洋研究センターの海洋生物学者として紹介している。

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ケルプコンブナミビア南アフリカ単為生殖海藻無性生殖生活環褐藻配偶体
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