極寒を生き抜く: 動物用不凍液の起源が明らかに

研究者らは、不凍タンパク質はこれまで考えられていたよりもはるかに早く進化し、庭で見かける可能性が高い昆虫のような小さな動物に起源があることを発見した。

極寒時の細胞損傷を防ぐ能力は、特定の魚、昆虫、クモで何度か独立して進化しました。このユニークな能力は、細胞内の氷の結晶に結合する特別なタンパク質によって与えられ、細胞の成長と致命的な再結晶化を防ぎます。

これまで科学者たちは、これらのタンパク質は過去 4,000 万年以内に出現したと信じていました。しかし、科学誌サイエンティフィック・リポーツに掲載された新しい研究では、それらは少なくとも10倍古く、約4億年前にトビムシとして知られる一般的な節足動物に起源があることが判明した。

オルドビス紀の終わり、約 4 億 5,000 万年前、地球は粘着性の湿った海洋の楽園であり、まだ乾燥した土地を占拠していない奇妙で信じられないほどの生き物が生息していました。

しかし、地球の気温が低下し、極地の氷床が成長し始めると、この状況はすぐに変わります。その結果、史上2番目に大きな大量絶滅が起こり、地球上の全生命体の半分が絶滅しました。氷と雪に覆われたこの新たな世界で、普及した動物の 1 つが、最初の不凍タンパク質を開発することで、より寒い環境に適応した謙虚なトビムシでした。

この研究では、トビムシを北極気候から収集し、実験室のペトリ皿に保管しました。その後、動物が氷を破るタンパク質を初めて開発した時期を調べるために一連の分子実験が行われ、それをオルドビス紀に限定した。

研究共著者でオーフス大学生態科学部教授のマーティン・ホルムストラップ氏は、「不凍タンパク質が進化の歴史の中で何度か互いに独立して進化したことはわかっていた」と述べた。 「魚にもそれらがあり、昆虫にもあり、一部のクモにもあります。しかし、これらの結果を見るまで、動物界でこれほど早くからそれらが発生したとは知りませんでした」と同氏は語った。

トビムシは体長 7 mm 未満の小さな動物で、昆虫のように見えますが、実際には進化の系統図上で独自の場所を持っています。トビムシは 9,000 種以上存在し、庭を含む世界中のほぼどこでも見られます。

彼らの名前は、カタパルトバーのように体の下に保持する二股の尾に由来しています。これが解放されると、動物は最大 10 cm 空中に推進され、クモなどの捕食者から逃げるのに役立ちます。

トビムシは北極で最も一般的であり、そこでは天敵や競争相手がほとんどいないために繁栄します。通常、土壌の上層や落葉に生息し、微細な菌類、細菌、その他の微生物を餌とし、栄養素を再利用することで生態系を改善します。