生き物に学ぶ、オドロキの「性」と「サバイバル術」(前編)

「性の不思議」ミジンコからヒトへ

ヒトは自分が「高度な生物」と思っているかもしれませんが、本当でしょうか? 体長わずか数mmのミジンコは通常メスだけの女性社会。ところが環境が悪化するとオスを生み、さらに生き抜くために「強い卵」を作ります。人間の「性の常識」が覆されると同時に、驚くべきサバイバル術を持っているのです。生き物から学ぶことは、たくさんあるのです!

そこで自然科学研究機構・基礎生物学研究所(愛知県岡崎市)に環境生物学の第一人者である井口泰泉(たいせん)教授をたずね、生き物の「性」や「サバイバル」について伺いました。2回に分けて紹介します。前半は「男は本当に必要?」。気になる「性」のお話しです!

1. 「男って必要?」 - 女性上位のミジンコ社会

人間界には男と女が存在します。男と女がいなければ、子どもは生まれない…これ、生物界の常識と思っていませんか? ところがメスがメスだけを生む生き物がいるのです。

「ミジンコは通常、メスしかいません。アマゾネス(女性上位)なんです」と井口教授は笑います。ミジンコはエビや蟹の仲間の甲殻類で、川や湖沼、田圃にいる体長1～5ミリの小さな生き物です。交尾をしない(単為生殖)で3日に一回、30匹ほどの卵を産む。親は生まれた卵を背中に背負って育て、卵が孵化すると水中に放出します。生まれるのはメスばかりで孵化後約1週間で親になり、また卵を産む。環境がいいと、ミジンコは爆発的に増えていくそう。どの過程にもオスは関わっていないのです。

「アブラムシも同じようにメスだけで増えていきます。一方、オスがオスを生む生き物はいません。生物界は女性上位。人間界だって女性のほうが大事ですよね?(笑)」(井口教授)

2. 環境が悪くなると、オスの出番　生き延びるための「耐久卵」づくり

では、ミジンコ界にオスはまったく必要ないのでしょうか?

「環境が悪くなったときがオスの出番です」。ミジンコにとって環境が悪くなる時とはどんな時? 例えば餌である藻類が不足したり、日の長さが短くなったり、水温が下がったりすると、オスが生まれるようになるというのです。そして、オスの役目はこの次の段階にあります。

「オスのミジンコはメスと交尾して『耐久卵』を生みます。この耐久卵は乾燥に強く、たとえば20年間、水を与えずに机においておいても、再び水を与えればメスが二匹産まれます。ミジンコが自然に生み出した『生き残るための戦略』なのです」

井口教授によると、ミジンコがこの戦略を使うのは、たとえば田んぼの稲刈り時だそう。「田植え時期には水があるし、餌である藻もあります。でも秋の稲刈りの頃には田んぼの水はなくなっています。ミジンコにとって『環境の悪化』です。そこでミジンコはオスを生み、耐久卵を作り、水が無く温度が低い冬を生き延びるわけです。そして春になり、再び田んぼに水がはられると、耐久卵からメスが生まれてくるのです」。そして生まれたメスはまたメスを次々に産む、という通常サイクルに戻るそうです。

環境悪化時にオスが登場し、耐久卵を作る。いざという時に助けてくれるオスは、やはりミジンコにとって、頼りがいのある貴重な存在のようです。

3. 「オスになるスイッチ」って?

ところでミジンコはどのような仕組みでオスを産むのでしょうか?

井口教授らは約10年前、ペット用のダニ・ノミの駆除剤をオオミジンコの容器にほんの少し入れたときに、オオミジンコがオスばかり産むことを偶然、発見しました。

駆除剤を調べると、『幼若ホルモン』というホルモンの構造を少し変えた物質が使われていました。幼若ホルモンは昆虫の脱皮を遅らせるホルモンで、ノミやダニが成虫になるのを抑制することで駆除剤として機能していたのです。井口教授らはこの幼若ホルモンが、ミジンコがオスを産むときに関わっていることを、突き止めました。

では幼若ホルモンがミジンコのオスにどう関係するのでしょう。「幼若ホルモンは『オスになる遺伝子』のスイッチを入れるんです」(井口教授)。

「ミジンコの卵が発生する時、幼若ホルモンが作用すると、『オスになる遺伝子』のスイッチが入ります。すると産まれるミジンコはオスばかりになるのです」。

このミジンコの『オスになる遺伝子』の実体を、井口教授の研究チームは世界で初めて明らかにしました。

ミジンコは人間と違い、メスもオスも同じ遺伝子を持っています。スイッチが入らなければメスしか産まれません。しかし、日のあたる長さが短くなったりして環境が悪化すると、ミジンコの体内で幼若ホルモンが作られ、卵に働いて「オスになるスイッチ」を押す。するとオスが産まれることが、井口教授らの実験により確認されています。

4. そもそも性の決まり方は?温度で性が決まるワニやカメ

ミジンコの場合、環境が性を決めるとはユニークです。さらに井口教授によると「温度で性が決まる動物もいます」とのこと! 「たとえばワニは卵の孵卵温度がだいたい33.5度ぐらいだとオスになり、30度ぐらいだとメスになります。温度が高いとオスになるのです。でもカメは反対で、温度が低いときにオスになります」

温度でオスかメスかが決まったり、ミジンコのように環境によって、オスになる遺伝子のスイッチが入ったりするなら、人間でも同様のことが起こりえるのでしょうか?

「起こりません(笑)」と井口教授はきっぱり。「ヒトの場合はオスの遺伝子とメスの遺伝子が違いますよね。ヒトはXとYの性染色体をもっていて、XXならメスになり、XYならオスになる。つまりY染色体がオスを作ります。メスにはY染色体はないからオスになれない。それがヒトのようなほ乳類の性の決定のしかたです」

一方、ミジンコやワニは性染色体を持たない。ミジンコの遺伝子はメスもオスも同じで、「オスのスイッチ」が入るかどうかで、性が決まるというわけです。

「ただし、性染色体で性が決まるか、環境で性が決まるかの違いはあるものの、性が決まった後に精巣を作る働きをする遺伝子は、ヒトもワニもそれほど変わらないのです」

違っているようで似ているところもあるのが、生物研究の面白さ、奥深さでもあります。

5. ヒトもミジンコも「生まれる前」が肝心!

ミジンコがオスになるのは、卵が発生中に幼若ホルモンが働いたときだと書きました。井口先生によると、「たった一時間働いただけでオスになる」そうです。つまり「産まれる前の卵の段階が大事」ということです。ワニも卵が育っている段階で女性ホルモンを外から卵の殻に塗ると、中に染みこみ「本来ならオスになる温度でメスになってしまう」そうです。

井口教授は「産まれる前の卵や胎児の状態が一番、環境の影響を受けやすい。人間の場合も同様で、妊婦さんは気をつけてほしい」と言います。

妊婦さんが気を付けるべきものに、化学物質があります。環境中に放出されている化学物質の中にはホルモンと同じように作用するものがあり、井口教授らはこれを「環境ホルモン」と名付けました。環境ホルモンは1990年代後半から世界的な大問題となりました。

たとえば、プラスチックを柔らかくする可塑剤も環境ホルモンといわれています。可塑剤は化粧品などにも含まれていますが、たくさん吸った妊婦さんから生まれた男の子を調べると 肛門からペニスの先端までの距離(生殖突起間距離)が少し短いという調査結果があるそうです。「オスがメス化しているのでは」という報告は他にも出ています。大人は肝臓の働きで化学物質は体外に出されますが、一番影響を受けるのは胎児と、肝臓がまだ発達していない乳児です。

「最近は環境ホルモンの話題が少なくなりましたが、問題が解決したわけではありません。子供達について継続して調べ、成長後に生殖器の長さが戻るのか、生殖影響があるのかを調べる必要があるのです」

現在、環境省では約10万組の親子を対象にした疫学調査「エコチル調査」を行っています。赤ちゃんがお腹にいる時から12歳まで定期的に健康状態を確認し、化学物質の子どもへの影響を見ていくというものです。日本だけでなく、米国や欧州、韓国も参加する世界的取り組みです。

後半となる次回は、ミジンコの意外なサバイバル術や、井口教授がNASAから依頼され、ケネディ宇宙センターに隣接する野生保護区のワニを捕獲(釣り竿で!)、調査した話などを紹介します。

また、井口教授も登壇する生き物の驚きの能力に関するシンポジウム「第18回 自然科学研究機構シンポジウム -生き物たちの驚きの能力に迫る-」が3月22日(日)に東京・一ツ橋の学術総合センターにて開催されます。今回の話を読んで、生き物に興味を持った方は、ぜひ参加してみてください。きっと、これまで知らなかった、生き物たちの神秘の世界を見ることができるはずです。

(後編はコチラ)

井口泰泉 教授のプロフィール

自然科学研究機構 基礎生物学研究所 教授・理学博士
専門は内分泌学、環境生物学
2011年 日本動物学会賞受賞
2013年 環境保全功労者表彰

著書に「内分泌と生命現象(培風館)」などがある