「女性ホルモン不要」タツノオトシゴのオス妊娠、世界が驚いた“性役割の反転”

タツノオトシゴは魚の一種だが、脊椎動物の中で唯一オスが子供を出産するという、その不思議なメカニズムがついに解明された。研究によると、胎盤に類似した構造を形成する特異な男性ホルモンの作用と、胚を攻撃しないように進化した免疫システムが関与していることが判明した。

ドイツ・コンスタンツ大学のアクセル・マイヤー教授が率いる独中共同研究チームは12日、科学誌『Nature Ecology & Evolution』において、タツノオトシゴのオスの妊娠に関する遺伝的・細胞的メカニズムを研究し、特異な男性ホルモンの作用と免疫寛容の戦略が、タツノオトシゴの性役割転換の鍵であることを確認したと発表した。

マイヤー教授は、「進化の初期段階では、メスが育児嚢を持たないオスの体に粘着性の卵を産み、次の段階でオスが胚を保護し栄養を供給する育児嚢を発達させたと推察される」と伝えた。また、「育児嚢の遺伝的・細胞的特性は、卵を産む祖先から子供を産む種への進化過程を研究する上で、優れたモデルを提供している」とも言及した。

タツノオトシゴは繁殖過程において、オスが最後まで子供を抱えて出産するという性役割転換が発生する。メスは卵をオスの腹側にある育児嚢に産み、ここで受精が行われる。胚は育児嚢の中でオスから栄養と酸素を受け取って成長し、子供として誕生する。

研究チームは、進化的な観点から育児嚢は「オス妊娠」とともに極めて独特な革新であり、タツノオトシゴのオスの育児嚢組織は妊娠期間中、哺乳類のメスの胎盤に類似した構造を形成するが、そのメカニズムはまだ明確には解明されていないと指摘した。

研究では、細胞レベルでのRNA解析を含む比較ゲノム学の手法を用い、タツノオトシゴのオスの育児嚢組織と哺乳類メスの胎盤の発達過程を比較した。

その結果、タツノオトシゴのオスの妊娠は、子供を産む他のすべての種で女性ホルモンが妊娠構造や胚の発達に重要な役割を担うのとは異なり、典型的な女性ホルモンなしで行われることが明らかになった。

マイヤー教授は、「女性ホルモンの代わりに、男性ホルモンであるアンドロゲンが育児嚢内での胚の発達に中心的な役割を果たすことを確認した」と述べ、「アンドロゲンは腹部の皮膚層を厚くし、血管の形成を促すことで、哺乳類の胎盤に類似した構造を作り出す」と説明を加えた。

さらに、子供を産む動物では、免疫調節の重要な遺伝子FOXP3が母体の免疫系による胚攻撃を防ぐ役割を果たすが、タツノオトシゴのオスはこの遺伝子を持たないにもかかわらず、胚を拒絶する自己免疫反応が発生しないことも判明した。

マイヤー教授は、「男性ホルモンが、タツノオトシゴのオスに見られる独特な免疫寛容にも重要な役割を果たしていると推察される」と伝えた。また、「アンドロゲンには免疫抑制作用もあるため、この独特な免疫寛容に寄与した可能性がある」と説明した。

そして、「この研究で、妊娠は哺乳類のメスとタツノオトシゴのオスで繰り返し進化したものの、その経路は異なる遺伝的・ホルモン的メカニズムによって実現されていることが確認された」と述べ、「卵生（oviparous）から胎生（viviparous）動物への進化過程を研究する上で、優れたモデルとなる」と付け加えた。