2024年1月30日
ポイント
●イルカが持つ特殊な頭部脂肪である「音響脂肪」の網羅的な遺伝子発現解析に成功。
●遺伝子発現パターンは、音響脂肪が筋内脂肪として進化したことを明示。
●イルカは音響脂肪が咀嚼筋にとって代わることで、聴覚を進化させたということを発見。
概要
北海道大学大学院環境科学院修士課程の竹内 颯氏、同大学大学院地球環境科学研究院の早川卓志助教、同大学大学院水産科学研究院の松石 隆教授の研究グループは、鯨類（イルカ、クジラの仲間）が頭部に持つ「音響脂肪」が、陸生動物が持つ咀嚼筋などの頭部筋肉に由来することを解明しました。
鯨類は約5000万年前に海洋環境へ進出した哺乳類で、多様な新奇形質を進化させることで、水中生活を送ることができるようになりました。例えばあしを失い、代わりにひれを得たり、体毛を失い、代わりに泳ぎに適した滑らかな皮膚を得たりしました。何かを失い、別の機能を獲得することを「トレードオフ進化」と言います。
鯨類の優れた新奇形質に高度な聴覚があります。鯨類の耳の穴はふさがっているため、顔面に届いた音は皮膚を超えて内耳に届く必要があります。脂肪は音波を伝えやすいため、鯨類の頭部は「音響脂肪」という脂肪で満たされています。研究グループはイルカ2種において、音響脂肪を含む様々な組織の遺伝子発現解析を実施しました。その結果、音響脂肪の遺伝子発現パターンは、純粋な脂肪と筋肉の中間的なパターンを示しました。つまり、音響脂肪は、もともとは筋肉だったのです。
水中で効率よく採餌をするよう、鯨類は獲物を丸呑みします。それにより噛むための筋肉を必要としなくなり、それが音を伝える筋内脂肪に取って代わったのです。つまり、丸呑み型採餌と、聴覚進化の間にトレードオフ進化が起きたのでした。ヒトでも運動不足や高脂肪食だと筋肉が脂肪に取って代わってしまうことが知られています。今回の発見は、海洋進出進化のメカニズムを知ることに繋がるだけでなく、ヒトを含む哺乳類の筋肉と脂肪の関係についての理解の新たな手がかりとなります。
なお、本研究成果は、2024年1月13日（土）公開の遺伝学の専門誌であるGene誌にオンライン掲載されました。
論文名：A tradeoff evolution between acoustic fat bodies and skull muscles in toothed whales（ハクジラにおける音響脂肪と頭骨筋のトレードオフ進化）
URL：https://doi.org/10.1016/j.gene.2024.148167
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イルカの水中生活を助ける音響脂肪（メロンなど）の遺伝子発現は、純粋な脂肪（ブラバー）と筋肉の中間的なパターンを示した。これは筋肉が音響脂肪に変わるというトレードオフ進化が起きたことを意味する。
