【連載】サイエンスzero「左？右？生命の不思議な“しかけ”」(3)体の非対称性
昨日に続いて、8月18日に初回放送された、NHK『サイエンスzero』、
●左？右？生命の不思議な“しかけ”
のメモと感想。
放送の終わりのところでは、「心臓は左、肝臓は右｣というような体内の非対称性についての話題が取り上げられた。
マウスの胎児の心臓は、受精後9日目で左側に配置されている。加藤孝信さん（東京大学）は、心臓が左に決まる決定的瞬間を捉えることに成功した。
- 受精後7日目の初期胚では、尾や頭や背の大まかな位置はできているが、心臓はまだできていない。
- そのカギとなるのが、初期胚にわずか数時間だけ現れるノードと呼ばれる凹みであった。
- ノードを拡大してみると、凹みには5μmの繊毛がたくさん生えていることが分かる。
- 繊毛は1つ1つの細胞から生えている。ノードに流れが起きると繊毛はそれを感知することで左右決定のスイッチが入ると言われてきた。
- 加藤さんはその瞬間を捉えるため特殊な顕微鏡を開発した。さらに2018年にノーベル物理学賞を受賞した『光ピンセット』の技術を活用。直径3μmのビーズを掴んで繊毛を撫でることで、繊毛を出していた細胞のmRNA分解が活性化され左右を決定する遺伝子が働き始める過程を捉えた。
- その数時間後には心臓が左側で動き出す。
- ということで、ノードの流れを繊毛が感知することで生命の左右を決めるスイッチが入ることが確認された。
放送の終わりのところでは、竹内さんから、左右のスイッチは共通の祖先が獲得した形質であり、それが都合が良かったので受け継がれてきたこと、そういう意味では左右非対称性は生物学の深淵をのぞくような研究になると解説された。
ここからは私の感想・考察になるが、ノードの流れが繊毛で感知され左右決定のスイッチが入る仕組みは今回の放送で初めて知った。もっとも、そもそもなぜ左右の非対称が有利に働くのかについてはまだまだ分からないところがある。おそらく、生物にとって大切な心臓を体の中央部には収納できなかったために左右いずれかにズラしたことが原因ではないかと思い、念のためCopilotに尋ねたところ以下のような回答をいただいた。
心臓が体の左側にある理由は、興味深いものですね。外見的には私たちの体は左右対称ですが、内臓の配置は非対称です。心臓は基本的に体の左側にありますが、他の臓器も同様に左右非対称に配置されています。なぜなのでしょうか？
まず、心臓が左側にある理由について考えてみましょう。一般的には心臓は左胸にあると認識されていますが、実際には左胸というよりは胸の中央に近い場所、真ん中よりも少し左寄りの位置にあります。心臓が左胸にあると思われているのは、心臓から体に血液を送るための筋肉が心臓の向かって左側の方が強く大きいため、外から聞いたときの鼓動が左胸から聞こえるように感じるからです2。
さらに、心臓以外の臓器も左右非対称に配置されています。肺は分葉構造で、左右で構造が異なります。腸管も一定の左右非対称性があります。これらの非対称性は、動物が進化してきた過程で必要とされたものと考えられています。臓器の配置や形が非対称であることは、限られたスペースに多くの器官を効率よく収納するために進化してきた結果なのです1。
心臓が左側にあることは、生死にも関わる重要な要素です。他の臓器についても左右非対称性がどの程度重要なのかはまだ不明な点も多いですが、臓器の形や配置が最適化されていることは確かです。左右非対称性は、体の中で臓器を効率よく収納するために必要なのですね。1
興味深い話題ですが、このような生命の神秘を探求する研究は、医療や再生医学にも大きな影響を与えています。1 何か他にも知りたいことがあればお聞きください！
(1) 心臓と左側 | まえだ循環器内科. https://bing.com/search?q=%e5%bf%83%e8%87%93%e3%81%af%e3%81%aa%e3%81%9c%e4%bd%93%e3%81%ae%e5%b7%a6%e5%81%b4%e3%81%ab%e3%81%82%e3%82%8b%e3%81%ae%e3%81%a7%e3%81%99%e3%81%8b%ef%bc%9f.
(2) なぜ心臓は左にあるのか？左右非対称性の謎に迫る .... https://www.kyoto-su.ac.jp/faculty/ls/column/ls_column06.html.
(3) 【医師監修】心臓の位置はどのあたり？左側に寄っているの .... https://medicommi.jp/90136.
(4) 【生物】なぜ心臓は左側にあるのか？その理由は？ - (O+P)ut. https://www.mtioutput.com/entry/why-heart-asymmetric.
(5) 耳寄りな心臓の話（第27話）『心臓はどうして左に』 ｜はあと .... https://www.jhf.or.jp/publish/bunko/27.html.
(6) Getty Images. https://www.gettyimages.com/detail/news-photo/three-dimensional-image-displays-a-computerised-news-photo/51039822.
なお、心臓が右側にある生物について尋ねたところ、
はい、心臓が右側にある生物は存在します。例えば、イカは私たちが持つ心臓とは別に、エラ心臓と呼ばれる心臓を左右のえらの付け根にひとつずつ持っています2。また、人間の場合でも、心臓が右側に位置する「右胸心」という状態が稀に見られますが、一部の先天性心疾患を合併することがあります3。心臓以外の臓器も左右非対称に配置されており、その形や配置は進化の過程で最適化されてきた結果です1。123
(1) 心臓を三つ持つ不思議な生き物とは | つい話したくなる動物 .... http://xn--u8jjpg6fxb7n4a2800f0rzbf3za6e8g.net/%e5%bf%83%e8%87%93%e3%82%92%e4%b8%89%e3%81%a4%e6%8c%81%e3%81%a4%e4%b8%8d%e6%80%9d%e8%ad%b0%e3%81%aa%e7%94%9f%e3%81%8d%e7%89%a9%e3%81%a8%e3%81%af/.
(2) 心臓が右寄りにある | 心臓病の知識 | 公益財団法人 日本心臓財団. https://www.jhf.or.jp/check/opinion/10/2940j.html.
(3) なぜ心臓は左にあるのか？左右非対称性の謎に迫る .... https://www.kyoto-su.ac.jp/faculty/ls/column/ls_column06.html.
(4) 「右胸心」だけど問題はない。と言われました。 - 東京ベイ .... https://tokyobay-mc.jp/faq_symptom_blog/2109f/.
(5) 心臓の生物学 - 心臓の生物学 - MSDマニュアル家庭版 - MSD .... https://www.msdmanuals.com/ja-jp/home/06-%E5%BF%83%E8%87%93%E3%81%A8%E8%A1%80%E7%AE%A1%E3%81%AE%E7%97%85%E6%B0%97/%E5%BF%83%E8%87%93%E3%81%A8%E8%A1%80%E7%AE%A1%E3%81%AE%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6/%E5%BF%83%E8%87%93%E3%81%AE%E7%94%9F%E7%89%A9%E5%AD%A6.
もっとも、心臓が左にあることと右利きが9割を占めるということはあまり関係が無いのかもしれない。今のフェンシングと同じようなスタイルで戦う時には右手で剣を持って相手に立ち向かうほうが心臓を刺される危険は少なくなると思われるがそれだけの理由で右利きの人が生き残ったというわけではあるまい（すでに述べたように、じっさいにはフェンシングでは左利きの人のほうが有利と言われている）。
このほか、蔓植物の右巻き、左巻きの性質、ネジバナはなぜ左右どちらにもねじれるのか（たまにねじれない個体もある）なども興味深い問題ではある。：
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