新研究：重要な神経系構成要素であるイオンチャネルの進化的起源を見直す

Tokyoペンシルベニア州立大学の研究者による新しい研究は、神経系の電気信号に重要な役割を持つ特定のタンパク質に関する我々の理解を一変させました。これまでは、Shakerファミリーのイオンチャネルは神経系と共に進化し、動物がより複雑になるにつれて現れたと考えられていました。しかし、新しい研究によれば、こうしたチャネルは神経系が発達する遥か以前から存在していたことが示されています。この研究により、これらのタンパク質が以前考えられていたよりもずっと古いものであることが明らかになりました。

カリウムイオンチャネルのシャーカー・ファミリーは、すべての動物の共通祖先より前に単細胞生物に現れました。動物に近縁な単細胞生物であるコアノバクテリアは、シャーカー・ファミリーイオンチャネルの遺伝子を持っています。最も古い生物では、単純な神経網を持つ動物でイオンチャネルの多様性が最も高かったです。

イオンチャネルは、イオンが細胞膜を通過する方法を制御し、神経系の通信に必要な電気信号を可能にします。特にShakerファミリーのチャネルは、カリウムイオンが細胞から出るのを助け、活動電位を終わらせます。これらのチャネルは、電場の変化に応じて開閉することができます。

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研究によると、襟鞭毛虫のShakerファミリーイオンチャネルの遺伝子は、これまで考えられていたよりもKv2、Kv3、そしてKv4型に近縁であることがわかりました。これは、これらの型が実際には最も古いことを意味します。動物の共通祖先は、おそらくKv1チャネル（磯巾着などで見られる）とKv2-4に似たチャネル（襟鞭毛虫で見られる）の両方を持っていたでしょう。一部の初期の動物、例えば磯巾着や海綿動物は、その後Kv2-4型に似たチャネルの遺伝子を失ったようです。

この発見は、進化の複雑さに対する一般的な考え方を覆します。動物が誕生する前に、神経系に必要な多くの重要な部分がすでに存在していたことを示しています。単細胞生物にこれらのイオンチャネルが見つかることは、進化が新しいものを作るのではなく、既存の要素をしばしば利用することを示唆しています。

イオンチャネルがどのように進化してきたかを理解することは、その機能をよりよく知る手助けとなります。これにより、心不整脈やてんかんのようなイオンチャネルの問題に起因する状態の治療が重要になります。さまざまな種における遺伝子の欠失を発見できる遺伝子シーケンシングがこれらの発見にとって重要な役割を果たしており、進化が必ずしも一直線の道を進むわけではないことを示しています。