カイメンとは？

カイメンはどんな生物かと聞かれて思い浮かぶのは、小学校や中学校などで行う磯採集で見た海産のイソカイメンなどではないでしょうか。最近の分子系統学な分類では、カイメン動物は４つの綱に分けています。ほとんどの主が属する「普通カイメン綱」、上皮の細胞は細胞質が繋がっている「ガラスカイメン綱」「石灰カイメン綱」「ホモスクレロモルフ綱」の４つです。 海綿とは言え、淡水に住む種類も多数います。日本の琵琶湖などでも過去に10種類以上の淡水性のカイメンが記録されています。 私達は、以前、特に1960-80ごろヨーロッパで観察的な研究が盛んに行われていた「カワカイメン」の無性生殖系である「芽球からの個体形成」では、数千個の幹細胞集団から約１週間で機能的な小さなカイメン個体が形成されるという非常にユニークで研究に適していることに着目して、研究を進めています。スタートが幹細胞集団ですから、個体を形成する分化細胞の全ては幹細胞から分化したはずですから、幹細胞分化の仕組みや過程を解析することに適しているし、幹細胞を枯渇させては体を成長させられないので、幹細胞の自己複製を調節しながら行っているはずです。

カワカイメン無性生殖系について

多くのカイメンは有性生殖系と無性生殖系をもっています（右図）。ほとんどの種類で、無性生殖系にも形態形成を行えるシーズンがありますが、私達の用いている淡水性のカワカイメンは、例外的に通年無性生殖で個体を形成することが出来、研究に適しています。

Funayama et al Dev. Growth Differ. 47:243-253. 2005より改変

無性生殖について説明すると、ある程度育ったカワカイメンは、体の組織中に多数「芽球」というものを形成します。直径約0.5mmほどの芽球の殻の中には、数千の休止した幹細胞のみが入っています。芽球からの個体形成は、通常は自分の組織由来のinhibitorによって抑えられていますが、高温や乾燥等により個体が死滅、組織がなくなってinhibitorが芽球の周りから除かれると、芽球からの個体形成が開始します（この個体形成を、germination, またはhatching from the gemmuleと言います。）つまり、環境が悪くなり自分本体が死滅した時に、自分のクローンを形成するのがこの無性生殖の役割だと考えられています。補足ですが、カワカイメン以外の種では、芽球の中の幹細胞はあるシーズンのみ活性化することが出来るので、休眠している状態です。

左はマツモトカイメン（淡水性のカイメン）の芽球は直径が0.8-1 mmほどあり、大きめで、芽球の様子が分かりやすいので示します。上下逆さまにひっくり返したところで、この図で上が石などについている部分（カイメンの体の下部分）です。

右は私達の用いているカワカイメンの芽球の拡大。
直径は0.5 mmほどで小さめです。組織の間にこの様に多数形成されます。

カワカイメン芽球からの個体形成過程

特に興味深いのが骨格です。体を３次元的に成長させる為、カイメンは体を支える骨格を形成します。この骨格は、カイメンの体の中で細胞が、まるで建物を建築する様に骨片という主にケイ酸で構成されたパーツを柱のように立て、補強し、つなげて行くことで形成されています。図は側面から撮影した芽球から形成されたカワカイメン個体像です。少し分かりにくいのですが、厚みのある体が発達しているのは、骨片骨格に支えられているからです。

カワカイメンの体を構成する様々な細胞種

カイメンの体は古典的に主に細胞形態で分類されて知られているだけでも１０種類以上の細胞から成り、私達の遺伝子発現による解析などからさらに多種類の細胞種があることが明らかになってきています。 詳しくは日本語の総説、 英語の総説を参考にしてください。 DOI:10.1007/s00427-012-0417-5.

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