線虫について

線虫と聞いてみなさんは何を思い浮かべるでしょうか。生物学を学んだ方ですと、C. elegans（シー・エレガンス）という名前は聞いたことはあるかもしれません。C. elegansというのは正式にはCaenorhabditis elegans（シノラブダイティス・エレガンス）という線虫の一種の略称です。シドニー・ブレナー（1927-2019）という偉大な生物学者が1970年代に発生生物学のモデルとして確立し、その実験的利便性や単純性から、あらゆる生物学のマイルストーンがC. elegansによって達成されてきました（全細胞系譜の同定、全神経回路の同定、真核生物初の全ゲノム配列解読、小分子RNAの発見など）。このC. elegansを使った研究の潮流はいまだに大きな生物学の分野として広がっています。しかしながら、線虫（nematode)というのは本来、非常に多様な動物界の一グループであって、C. elegansというのはその中の一つの特殊例にすぎません。線虫は地球上に100万種いるともいわれ、どんな環境にも適応しているものが存在します。ただ多くが肉眼では観察困難なほど小型で（多くが0.1-1mmほど）、形態的な違いがわかりづらいので、なかなか注目されることが少ないと言えます。実際に現在記載されている種は3万種弱で、私たちはその多様性のほんの一部しかそもそもわかっていないと言えるでしょう。ここでは、いくつかの興味深い線虫の発見例を見てみましょう。

C. elegansの研究以前に、線虫を研究する「線虫学（nematology）」は非常に歴史は古く、その端緒はヒポクラテスやアリストテレスなどの寄生性線虫の発見にはじまります。多くの観察と分類は18世紀からはじまり、20世紀には植物寄生性線虫の農業的重要性が示されたことから、農学的に線虫学は重要な研究分野になりました。線虫の被害を受けやすい作物はトマト、ナス、キュウリ、レタス、ニンジン、ダイコン、ジャガイモ、大豆など食卓に普段並ぶほとんどの野菜です。世界で年間数十兆円の被害が生じていると言われています。

一方で、動物寄生性線虫は、歴史的に、寄生性のヒモ状の動物（蠕虫 worm）をまとめてヘルミンス（helminth）と呼んで研究していた経緯があり、「ヘルミントロジー（helminthology）」の中で研究されてきました。アスカリス（Ascaris sp.）のような有害性の高いものはよく知られていますが、腸に巣食う糞線虫などは有害性が高くなく、そのようなものを含めると、全世界の30%の人々は線虫に感染していると言われています。もちろんヒトだけでなく、家畜や多くの野生動物は種特異的な線虫に感染しています。有害性の高くないものでも、免疫が落ちた時などに線虫が悪さをするので、注意が必要です。

寄生するような生き物がそこら中にいるときいてぎょっとするかもしれませんが、線虫の多くは自由生活性の線虫で寄生性ではありませんのでご安心ください。自由生活性の線虫の多くは生態システムの中では「分解者」であり、動物や植物などのバイオマスが生態的に再利用される上で重要な役割を持っています。とくに土壌中でバクテリアなどを運んだり、ミネラルを分散させたりするのに重要だと考えられています。また、線虫はあらゆる環境に生息していますので、他の生物が侵入できないような特殊環境に生息する線虫は、大きな生態的な役割をもつだろうと想像できます。しかしながら、このような小型の動物は生態が十分に調べられていないので、今後の研究が待たれます。

私たちは生物の多様性に魅せられますが、一方で生物はあらゆるレベルで共通した特徴をもっています。その生物の共通した原理を紐解くため、私たちは進化生物学、生態学、分子生物学、あるいは、生物物理学的な仮説をたてて、実験や調査をもとに、どのような仮説が正しいかを判断します。このような生物学の営みは多くが一部のモデル生物を中心におこなわれてきました。地球上の多様な生き物の中のほんの一種類の中にも、多くの生物に共通した一般原理を見ることができます。中には私たちの体や精神やその進化を知る手掛かりさえ得ることもあるのです。動物に関して言えば、線虫の一種、C. elegansはモデル生物のトップランナーとして活躍してきたといったも過言ではないでしょう。単純な形態、細胞一つ一つを観察できる透明な体、短い世代時間、簡便な飼育法、小さな飼育スペース、生体の凍結保存、さらには、多様な遺伝的な操作技術など、多くの実験的な利点をもつC. elegansは、発生生物学や分子生物学の発展に大きく貢献してきました。2024年には、C. elegansでのmicro RNAという種類のRNAの発見がノーベル生理学賞を獲得したのは記憶に新しいと思います。必ずしも全ての線虫がC. elegansのような利点をもっているとは言えませんが、線虫の中でもそのような実験が可能なものを中心に現在研究は、C. elegans以外の線虫にも広がっています。Pristionchus（プリスティオンクス）属線虫は特にその中でも先んじて研究が進められてきた線虫で、マックスプランク生物学研究所のRalf. J. Sommer博士が種記載から確立したPristionchus pacificusというモデル種を中心に多くの研究が進められています。