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May 09, 2023

癌

Sopra: Colonia di Fonticula alba, Marko Kaksonen Scientists

上: Fonticula alba コロニー マルコ・カクソネン

科学者たちは、がん細胞が健康な組織に侵入するのと同じように、粘菌が細菌細胞のコロニーに侵入する可能性があることを発見しました。 Current Biology 誌に月曜日 (3 月 28 日) に掲載された新しい研究で報告されているように、粘菌 Fonticula alba の侵入行動には、真菌や動物に多細胞構造がどのようにして生じたかについての手がかりが含まれている可能性があります。

F. alba は環境中で一度だけ（1960 年代にアーカンソー州の犬の糞便で）発見されただけで、ジュネーブ大学の科学者たちがその独特な性質に興味を持ち始めた数年前まではほとんど関心がありませんでした。進化ツリー上の位置。 Dictyostelium spp. など、これまでに特徴付けられているほとんどの粘菌は動物や植物の近縁種ですが、F. alba は他の粘菌よりも真菌に密接に関連しています。

「菌類と動物は、進化の系統図において非常に密接な関係にあります」とジュネーブ大学の微生物学者クリス・トレト氏はサイエンティスト誌に語った。 「なぜ菌類は菌類になり、動物は動物になったのでしょうか?それらがどのようにくっつくかには明らかにいくつかの違いがあります。そしてそれが、私たちが[F. alba]をモデル生物として調べたいと思った理由です。」

F. alba についてはほとんど知られていなかったので、最初に行うべきことは、F. alba についてよく知ることでした。 「『これを研究室で栽培できるだろうか』ということを考えるのに少し時間を費やしました」とトレト氏は説明する。 「これを実行しただけでも、興味深い多細胞特性が見られ始めました。」

以前の研究では、F. alba のライフサイクルの一部が特徴付けられていました。 ほとんどの粘菌と同様、細菌を餌とするアメーバとして生涯のほとんどを単細胞の状態で過ごします。 しかし、生活環のある時点で多細胞化し、他の細胞と結合して火山のような子実体を形成し、胞子を放出して粘菌の繁殖を助けます。 これまでの研究者らは、この集合状態で他の粘菌がどのように意思決定を行い、地下鉄システムと驚くほどよく似たパターンを作り出すことができるかを説明している。

しかし、文献にまったく記載されていなかったのは、F. alba の他の多細胞行動、つまり侵入でした。 Toretらは、F. albaが、細菌のライフサイクルの特定の段階にある細菌（この場合は一般的な糞便細菌である肺炎桿菌）と共培養した場合にのみ、凝集状態になることを発見した。 細菌は増殖と死滅の段階を経て、急速に増殖し、食物源が枯渇すると死滅します。 粘菌の凝集を促したのは、不足による日没期に細菌にさらされたことであったが、科学者たちはその理由をまだわかっていない。 この細菌は「フランスの良質なチーズのように成熟する必要がある」とジュネーブ大学の微生物学者で論文の共著者であるマルコ・カクソネン氏は示唆する。

研究者らは、F.アルバが侵入的な社会状態で、枯渇した細菌の芝生を歩き回り、餌を食べながら新しい食料源を探していることを発見した。 研究者らは、この侵入メカニズムを、がん細胞が集団で周囲の組織に潜り込む仕組みや、真菌が長く枝分かれしたフィラメントを利用して新しい食料源を探して這い回る様子と比較したが、F. albaが細菌コロニーに侵入するメカニズムは依然として不明である。 粘菌細胞は、細菌で満たされた寒天中を伸びる多細胞の蔓を形成し、その中で「フォロワー細胞」が単一の「リーダー」細胞によって導かれます。 この状態では、巻きひげ内の細胞は通信します。リーダー細胞がバクテリアのない環境に入ると、後続の細胞に向きを変えるよう信号を送ります。 がん細胞はまた、原発腫瘍から隣接する組織に移動するために、協調的なリーダーとフォロワーの構成を使用します。

研究者らはレーザーを使用してリーダー細胞の動きを妨害し、リーダー細胞をザッピングすると巻きひげの動きが妨害され、動きが乱れることを発見した。 最終的に、他のリーダー細胞がマントルを占拠し、侵入が進みました。 しかし、これはフォロワー細胞をザッピングしたときには起こらず、F. alba 細胞がその生涯の凝集期に異なる役割を割り当てられていることを示しています。

「これは非常に重要で興味深い研究です」と、この研究には関与していないニューヨーク医科大学の細胞生物学者スチュアート・ニューマンはサイエンティスト誌に語った。「これは凝集性微生物にとって新しい現象です。」

粘菌の凝集は、多細胞性の起源、つまり、単細胞の祖先がどのようにして集まって組織を形成し、最終的には動物、多細胞菌類、植物の進化を可能にしたのかを研究する科学者を長い間魅了してきました。

研究者らは粘菌の巻きひげを観察したところ、菌類が成長し探索する方法との類似点に気づき、両者が進化メカニズムを共有していることを示唆した。 一部の科学者は、菌類の探索の主な様式である糸状構造である菌糸が神経の伸長から進化したという仮説を立てていました。 しかし、F. alba の侵入行動は、むしろ「侵入菌糸ネットワークが集合機構から構築された可能性がある」ことを示唆している、とトレト氏は言う。

「私たちは、動物は集合的に進化したと考えています」とトレト氏は言います。「今では、樹木状の探索も集合的に進化したと考えています。」

ニューマン教授は、侵襲的な社会的集合体は「癌で起こっていることと似ている」ようであり、この研究は「社会細胞が異なる理由で同様のことをしている」という証拠であると述べている。 同氏は、異なる生物は異なる分子を使用して集合する可能性があるが、集団侵入は進化の系譜を超えて保存されている社会細胞の一般的な特性である可能性があると推測している。

さらにニューマン教授は、この研究は侵入行動が系統を超えて同じ分子に「依存していない」ことを示していると付け加え、「これは進化について強く信じられている考えの一部に反する」と付け加えた。

「フォンティキュラは、非常にクールでカリスマ性のある微生物です」と、この研究には携わっていないミシシッピ州立大学の微生物学者マシュー・ブラウンはサイエンティスト誌への電子メールで書いている。 同氏はこの研究を「素晴らしい論文」であり「信じられない観察」だと述べているが、癌における集団浸潤とF. albaの比較を見て「驚いた」と述べ、それは「ちょっと到達点に達している」と述べた。 」 彼は、F. alba の集団侵入行動と真菌の間の進化的関連性についての著者の仮説は、「真菌がアメーバ状ではなく、真菌はすべて壁に囲まれた細胞であることを知っているだけでも、少しは到達できる」と述べています。

しかし、「それは間違いなく検証する価値のある仮説です」と彼は言います。