大象传媒

研究成果のポイント

1. 海产の巻贝の一种マガキガイ（Strombus luhuanus）の精子が前进だけでなく后ろ向きにも泳ぐ(后进する)ことを见いだしました。
2. 放出された精子の束がばらけるときと、ばらけた后とでは、后进运动のメカニズムが异なり、2种类のパターンがあることがわかりました。
3. 精子の后进は、外界からカルシウムを取り込む结果生じる现象であることがわかりました。

研究の概要

筑波大学下田临海実験センター柴小菊助教、稲叶一男教授のグループは、海产の巻贝であるマガキガイを用いて精子が后进运动する过程とそのメカニズム、生物学的意义の一端を明らかにしました。本研究は、精子は卵を目指し直进するという概念を覆し、これまで一部で知られていた精子の后进运动の生物学的な意义を明确に示した成果です。

本研究では、マガキガイの精子で２种类の后进运动を発见しました。精子は头部どうしを结合させた数十の精子の束(精子束)の状态で放出されます。この精子束から精子がばらける际に、精子はまず最初に后进运动をすることを确认しました。多くの生物の精子は二つの屈曲から作られる鞭毛波を头部侧から鞭毛先端へと伝播させることで、前に进む推进力を作り出します。游泳方向は二つの屈曲の対称性によって制御されます。しかし、マガキガイの精子は、精子束から离脱するとき、鞭毛先端が头部より前で振动することで、结果的に精子自体が后进します。これは、精子の鞭毛波が头部侧から鞭毛先端へと伝播するにあたって二つの屈曲が极端に非対称化することによって引き起こされることがわかりました。

精子はその后しばらく直进运动を行なった后、一部の精子は再び后进运动を行ないます。このときの鞭毛の运动では、最初に见られた后进运动とは异なり、波が鞭毛の先端から头部に向けて伝わります。このことからマガキガイは、全く异なる二つの后进パターンを示しながら状况に応じて后进することが明らかとなりました。以上の一连の変化はカルシウムを除いた海水では起こらないことから、精子が外侧からカルシウムを取り込む结果起こる现象であることも明らかにしました。



図1　マガキガイ精子の２种类の后进运动の様子。上４枚は精子束から离れる际の后进运动。非対称の波を头から先端に伝えることにより精子自体は后进する。下４枚は海水に希釈した一部の精子でしばらく后に见られる后进运动。波は先端から头に向かって伝わる。矢印は精子が进む方向、矢じりはできた波が伝わるようすを示す。（スケールバー：10マイクロメートル）



図2　メスの受精嚢における精子の后进运动。左上は精子がメス受精嚢の上皮に头部を付着させて贮蔵されている様子（电子顕微镜像）。その左から精子（青矢じり）が受精嚢上皮から后进运动をして离脱し、再度（3:40分）方向を変えて前进运动する様子を示す。（スケールバー：20マイクロメートル）



动画　メスの受精嚢内で、その上皮から离脱するため精子が后进する様子。体内受精を行うマガキガイの精子は、交尾によりメスの体内に射精された后、受精嚢で贮蔵され、その后排卵された卵と受精する。

掲载论文

【題 　名】　Autonomous changes in the swimming direction of sperm in the gastropod Strombus luhuanus (マガキガイ精子遊泳方向の自律的変化)
【著 者名】????Shiba K, Shibata D, Inaba K. （柴小菊、柴田大輔、稲葉一男）
【掲載誌】??? Journal of Experimental Biology, 217:986-996, 2014.
【掲載日】??? 2014年3月15日



左から、柴小菊助教、柴田大辅研究员、稲叶一男教授