「不死」のヒドラが寒さで老いるとき、体からタウリンが大きく減っていた

文・パクト

池や湖にすむ小さな生き物ヒドラは、「老化しない生き物」としてよく知られています。体の小さな切れ端からでも、数日で元の姿に戻るほどの再生力を持っています。

ところが、同じヒドラの仲間でもヒドラ・オリガクティス(Hydra oligactis)は違います。寒さにあうと、無性生殖から「非常時の」有性生殖に切り替え、やがて老いて死んでしまうのです。

オーストリアのインスブルック大学のチームは、この老いが進む間に、体の中の物質がどう変わるかを、何週かおきに測りました。すると寒さに移して4週目に、タウリンという物質が大きく減っていました。タウリンを与えると、減っていた幹細胞が一部戻り、芽を出して増える無性生殖の方へ傾いたといいます。研究は2026年に、学術誌『Aging Cell』に短い論文として発表されました。

そもそも生き物になぜ寿命があるのかは、シルミーのYouTubeでも動画で解説しています。

何年飼っても老けないヒドラ

ヒドラは、温帯の池や湖の淡水にすむポリプです。ふだんは体の下の方から、小さな子どもを芽のように出して増えます。これを出芽といい、オスとメスがいなくても増えられる無性生殖です。

ヒドラの体をつくる細胞の半分は、成体の幹細胞です。その結果、ポリプの細胞は3〜4週間ですべて入れ替わります。無性的に増えている間は寿命に限りがなく、ほぼ不死とみなされています。

2015年に発表された別の研究では、2種類のヒドラ2,256匹を、延べ390万日以上にわたって観察しています。年齢が0歳から41歳を超える集団まで調べても、死ぬ割合はとても低く、年をとっても一定でした。子どもを作る割合も、年とともに下がってはいませんでした。

2015年の研究チームは、幹細胞の割合が高いことや細胞の入れ替わりが速いことなどが、老化しないことを支えているのかもしれないと考えています。

寒さが引き金になる「非常時の」子づくり

ヒドラは、厳しい冬を越すために精子と卵を作る有性生殖もします。オリガクティスでは、この切り替えが命取りになります。

1953年に報告された研究で、オリガクティスは低い温度で出芽から卵や精子づくりに切り替わり、そのあと親のポリプが老いて弱り、死ぬことが示されていました。

これまでに調べられたほぼすべての実験用の系統で、寒さによる子づくりと親の衰えは一緒に起きています。ただ、寒さにあっても卵や精子を作らず、衰えもせずに無性のまま過ごすポリプも、少しだけいます。

2020年に学術誌『GeroScience』に発表された別の研究では、寒さに弱いオスの系統で、切り替えの前と後の遺伝子の働きを比べています。切り替わったあとは、卵や精子づくりの遺伝子のほか、細胞の老化や細胞死やDNAの修復にかかわる遺伝子がよく働いていました。反対に、幹細胞を保つ遺伝子の働きは弱まっていました。このチームは、老化は有性生殖にともなう細胞の作り変えの副産物かもしれないと考えています。

10℃に移すと、16週間かけて衰えていく

今回のチームは、18℃で大量に飼っている同じ遺伝子のポリプ(クローン)を比べる相手にしました。そして10℃に移したポリプで、体の大きさと体の中の物質がどう変わるかを調べています。

比べるために、ヒドロキシ尿素という薬で老化を起こす方法も試しました。こちらは幹細胞が急になくなって死んでしまい、ゆっくり進む老化というより、急な毒の働きに近いものでした。寒さの方は16週間かけて少しずつ生きる力を失わせたので、チームはこちらを老化のモデルとして、その後の実験すべてに使っています。

6週間のうちに、メスでもオスでも上皮細胞の数が減り、体と触手が短くなりました。8週目には、上皮細胞の数がメスで46%、オスで32%まで減っています。体の大きさは、メスで18%、オスで78%まで縮みました。オスは細胞が少なくなっても、体は細長いまま残っていたと考えられます。

4週目までには、体の筒のような部分に卵と精巣が現れました。性的に完全に成熟したのは、オスが4週目、メスが6週目です。

0・4・6・8週目の体の中を比べる

体の中の物質は、GC-MS(ガスクロマトグラフ質量分析)を使った方法で、まとめて測りました。体の中にある小さな物質(代謝物)の量を、たくさんの種類について一度に比べられます。

0・4・6・8週目のポリプは、それぞれはっきり違う物質の組み合わせを示しました。値は、4〜6つの試料を測った平均です。変化した物質は4つのまとまりに分かれました。8週目まで減り続けるものや増え続けるものがあり、4〜6週目の性的に成熟するころに山になるものもありました。

子づくりのころに山になる、尿酸とポリアミン

変化がいちばん大きかったのは尿酸でした。尿酸はプリンが分解されてできる最後の物質で、メスでもオスでも性的に成熟したころに最大になり、そのあとも高いままでした。

ヒドラが卵や精子を作るときには、細胞死も起きます。細胞死では核酸が切られ、プリンは尿酸まで分解されることがあります。チームは、尿酸の増え方がこの流れと合っているとみています。

オスでは、プトレシンやカダベリン、3-ヒドロキシ酪酸が最も多くなったのは、性的に成熟したころでした。メスでは見られなかったこの山は、精子づくりを映していると考えられています。

エネルギーの使い道は読み解きにくい

ピルビン酸やTCA回路の物質の変化からは、卵や精子づくりと老化の両方で、エネルギーの必要が増えたことがうかがえました。ただ、老化も卵や精子づくりもエネルギーを使います。そのためTCA回路の変化をどう読み解くかは難しいと、チーム自身が書いています。

4週目、タウリンが大きく減っていた

老いの印は、早い時期から現れていました。4週目には、メスでもオスでも、細胞を守るしくみと神経の信号を伝える物質の働きが衰える兆しが見えたのです。その中でも目立ったのが、タウリンの激しい減少でした。

タウリンについては、これまでほかの生き物で研究が重ねられてきました。タウリンは、タンパク質の材料にはならないアミノスルホン酸で、生き物に広く含まれています。足りなくなると、ミトコンドリアの不調や組織の衰え、寿命の短さと結びつくことが報告されてきました。哺乳類では、タウリンやその仲間の物質が幹細胞を健康に保ち、補うと寿命や健康寿命が延びることがあるとされています。

2023年に学術誌『Science』に発表された別の研究では、血液中のタウリンが、マウスとサルと人で年とともに減っていました。タウリンを補うと、マウスでは健康でいられる期間と寿命が、サルでは健康でいられる期間が延びています。人では、タウリンが少ないことといくつかの加齢の病気が相関していた段階です。タウリン不足が人の老化を進めるかどうかは、臨床試験で確かめる必要があるとしています。

今回のチームは、タウリンと長生きにかかわる性質との関係を、ヒドラとほかの動物に共通する点のひとつに挙げています。

減っていたのはタウリンだけではない

4週目には、ピコリン酸とナイアシンもメスとオスの両方で減り、メスではナイアシンアミドも減っていました。ピコリン酸とナイアシンは、NAD+という物質を作る道すじや、再利用する道すじにかかわる物質です。チームは、こうした早い減少も、4週目までに老化が始まっていたことを示すと考えています。

細胞を守る働きを持つグリシンも、メスとオスの両方で減りました。一方で、神経の信号にかかわるGABAとグルタミン酸は増えています。ただしGABAは、老いたヒドラのまわりに集まる細菌が作っている可能性もあると、チームは注意しています。

タウリンを与えると、芽を出す方へ

では、減ったタウリンを外から足すと、どうなるのでしょうか。チームはオスのポリプを寒さに移し、同時にタウリンを与え続けました。

2週間後、タウリンを与えたポリプでは、幹細胞(間細胞)と上皮細胞の比が増えていました。調べたのは、オスのポリプ5匹ずつ3組です。寒さで減っていく幹細胞が、タウリンによって一部戻ったことになります。

続く実験では、寒さに移した最初の3週間に、100μMのタウリンを与えました。すると、卵や精子づくりに進んだオスの割合と、1匹あたりの精巣の数が減りました。反対に、1匹あたりの芽の数は平均で増えています。

芽の育ち具合ははっきりとは変わらなかったので、タウリンは芽を育てるのではなく、芽ができるのを促したと考えられます。この実験は3回くり返され、使ったオスのポリプは30〜38匹と書かれています。

チームはこの結果を、タウリンに老化を抑える働きがあることを支持するものとみています。

どこまで言えて、何がまだ分からないか

この研究は、ヒドラという動物での実験です。人で同じことが起きるかを調べたものではありません。

タウリンを与える実験は、オスのポリプだけで行われました。メスでも幹細胞が同じように戻るのかは、この論文からは分かりません。戻ったのも幹細胞の減少の一部で、寒さによる老化そのものが止まったと示されたわけではありません。タウリンを与えたポリプの寿命が延びたかどうかも、論文には書かれていません。

また、物質の量の変化は、老化と同じ時期に起きたことを示しています。それだけでは、タウリンの減少が老化の原因なのか、老化の結果なのかは決められません。今回はタウリンを足す実験で一歩踏み込みましたが、その効果は部分的でした。

チームは、ストレスを感じることで遺伝子の働きが変わり、代謝が変わって、老化と卵や精子づくりにつながるという簡単なモデルを提案しています。ただ、これはまだ提案の段階です。

チームは、メスとオスで代謝が違っていた点も大事だとしています。生物医学の主流では、メスの代謝はまだオスほど注目されていないからです。

ヒドラは、人を含む脊椎動物と多くの遺伝子の道具を共有しています。チームは、オリガクティスの突然変異体を調べることが、子づくりと老化を遺伝子がどう調節しているかの研究に役立つかもしれないとしています。

子づくりへの切り替えと一緒に老いが進む様子を、体の中の物質の量で週を追って確かめたことが、この研究のいちばんの面白さだと思います。メスにタウリンを与えたときに何が起きるのかは、次の研究で確かめてほしい点です。