2つの出発点から構築された脳
人間の脳がどのようにしてできたのかをほとんどの人に尋ねれば、単一の器官が大きくなり、自己折り畳みを起こし、何百万年もの間に徐々に新たな能力を獲得していったという話を聞くことになるだろう。New Scientistの報道は、より奇妙な可能性を示唆している。私たちの脳の前部と後部は、胚発生の過程で異なる前駆細胞から組み立てられているのだ。この分業は、この器官の2つの半分が別々の神経系として始まり、後に統合されたことを示唆している。
これは細胞系譜に基づく大きな主張であり、何が言われているのかを正確に把握する価値がある。この観察は行動ではなく発生に関するものである。日常生活において脳が2つの器官のように振る舞うとか、半球が独立していると主張するものではない。前部と後部の領域を構築するために使われる原材料が胚内の別々の起源に由来するという主張であり、この分岐が深い進化の歴史についてのメッセージを運んでいるというのである。
証拠が示すもの
前駆細胞は、体が持つ未分化な出発材料のストックである。発生の過程でそれらは分裂し、神経組織を構成するニューロンや支持細胞を産生する。そして、それらが従う指示がその後のすべてを形作る。研究者たちが探ってきた疑問は、それらの細胞がそもそもどこから来るのかということである。
答えはどうやら、すべてが同じ場所から来るわけではないようだ。出現しつつある神経系全体に割り当てを分配する単一の均一な前駆細胞プールではなく、脳の前部と後部の領域は異なる前駆細胞集団に遡る。1つの器官の2つの端、2つの別々の祖先。
なぜ胚起源が進化的な重みを持つのか
発生生物学は長い間、胚起源を祖先の手がかりとして扱ってきた。同じ前駆細胞集団から生じる構造は、成体の動物ではどれほど異なって見えても、通常は親類と見なされる。独立した始まりを持つ構造はより慎重に扱われる。なぜなら、それらの類似性は共有された遺伝ではなく、収斂的な解決策を反映している可能性があるからだ。
脳の前部と後部が別々の系統から生じる場合、素直な解釈はそれらがかつて別々の実体であったということである。この見方では、胚は単に脳を構築しているのではなく、はるかに古い融合を再現しているのである。
2つの神経系、1つの頭蓋骨
見出しの含意は、人間の脳が複合体であるということだ。前部の神経系と後部の神経系がそれぞれ独自の発生起源を持ち、進化の時間の中で単一の構造に融合したのである。環境を感知して反応を引き起こすための単純なシステムが、ある問題群を処理していただろう。異なる要求に合わせて調整された第2のシステムが、別の問題群を処理していただろう。最終的に2つは一緒にパッケージ化され、その継ぎ目は組織が構築される方法にまだ検出可能である。
- 別々の前駆細胞プールは、別々の祖先構造を示唆している。
- 融合は、脳を単一の発明ではなく複合器官にするだろう。
- 分岐が古いものであれば、同じ胚パターンが他の動物にも現れるはずである。
- 前部と後部は、それらが果たす役割を超えた点で異なるはずである。
前部と後部はすでに異なって見える
神経科学は脳を均一な塊として扱ったことはない。前部領域は計画、意思決定、運動の順序付けに関連し、より後部の構造は感覚中継、平衡、呼吸、その他の自動的プロセスを処理する。これらの区分はそれ自体で十分に文書化されている。
新しい枠組みが加えるのは、この配置の可能な理由である。脳の2つの端が異なる発生上のルーツも持つなら、機能的な違いは単に1つの組織が異なる課題を引き受けたという問題ではない。それらはそれぞれ独自の歴史を持つ2つの異なるシステムが、並んで使用されていることを反映しているのかもしれない。
医学と研究にとって何を意味するか
起源の物語は単なる好奇心ではない。どの前駆細胞集団がどの領域を構築するかを知ることで、研究者は脳の前部または後部を優先的に襲う障害について、より鋭い疑問を投げかける方法を得る。2つの領域が異なる系統に由来するなら、それらは異なる脆弱性、異なる修復能力、損傷に対する異なる反応を持つ可能性がある。
この考えは実験室の仕事にも重要である。幹細胞から単純化された脳組織を育てる科学者は、自分たちが実際にどの前駆細胞集団を再現しているのか、与えられた培養が前部システム、後部システム、あるいはその混合物をモデル化しているのかを知る必要がある。複合的な脳は単一の均一な脳よりも模倣が難しく、この分野はそれを考慮する必要があるだろう。
まだ未解決の疑問
この主張は挑発的であり、まだ多くのことが解明される必要がある。直接的な疑問には以下が含まれる：
- 2つの前駆細胞集団の境界は正確にどこにあり、それはどれほど安定しているのか？
- 2つの系統は発生中に通信するのか、それともリンクする前に独立して組み立てられるのか？
- 同じ分岐が他の脊椎動物にも現れるか？それが現れれば、融合はずっと昔に遡ることになる。
- 与えられた細胞の起源を、成熟した脳における最終的な機能に結びつけることができるか？
- この配置は脳領域の分類方法を変えるべきか、それとも構築の詳細に過ぎないのか？
これらのそれぞれは解釈の問題ではなく、検証可能な疑問である。それがこの発見を有用にしている。それはこの分野に、細胞、領域、疾患を分類するための新しい軸を提供するのである。
結論
人間の脳は、1つの起源物語を持つ1つの器官ではないかもしれない。New Scientistが報じた証拠は、その前部と後部が胚内の異なる前駆細胞から構築されていることを示唆しており、これは2つの原始的な神経系が私たちの進化の過去のある時点で一緒になり、それ以来単一の単位として機能してきたことを意味している。
その解釈がさらなる精査に耐えるかどうかにかかわらず、進む方向は明らかである。進化の歴史は化石やゲノムに書かれているだけではない。それは、思考に似たものが現れるずっと前に、胚が細胞一つ一つを組み立てる方法にも書かれているのである。
この記事はNew Scientistの報道に基づいています。元の記事を読む。
Originally published on newscientist.com
