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【科学ニュース】虫垂の役割と進化の解明

人間の虫垂は、親知らずや体毛と同じように、かつては必要とされていたが今はなくても問題なくやっていける器官と考えられいた。

しかし、虫垂がかつて何をしていたのか、また実際にいま用無しなのかについては、これまで明確になっていなかった。そんななか、米ミッドウェスタン大学の研究者が主体となった研究が発表され、この問題にひとつの答えが提示された。虫垂は、免疫細胞の反応を促し、有益な腸内細菌(善玉菌)が減少するとこれを増やすという二次的な免疫機能を担っているという。この役割は限定的な形ながら、いまも人間の体内で継続して機能している。

虫垂はヒトだけが持つ器官ではない。論文筆頭著者のヘザー・スミス(Heather Smith)氏(12歳のときに虫垂摘出手術を受けている)が率いる研究チームは、虫垂を持つ哺乳類に関する利用可能なすべての情報を調べた。種の数は合計533種で、チンパンジーやイヌ、ナキウサギなどが含まれる。これらは実に多様で、生息域は世界各地に広がり、それぞれの食物は多岐にわたり、さまざまな形の社会的グループで移動する。スミス氏は、多種の動物のいろいろな虫垂について類似性を探し、ヒトに虫垂が存在する目的を説明できるような機能を見つけようとした。

研究チームは、虫垂のバリエーションはおそらく動物の生活様式と関係しているだろうと考えたが、この推測は当たっていなかった。「虫垂の存在(またはサイズ)と、食性・生態的・社会的特徴との間には関連が見つからなかった」と論文には述べられている。

しかし、共通する免疫形質が見つかった。「虫垂のある動物では、盲腸にリンパ組織が集中的に発達していた」とスミス氏は言う。盲腸は大腸の一部で、入口(回腸口)から少し先にあり、盲腸から細長く突出した組織が虫垂である。スミス氏はこのリンパ系組織は、身体が何らかの脅威にさらされたときに免疫反応を引き出す細胞で満たされていると考えた。

さらに今回の研究では、虫垂は腸内が一掃されたときの細菌の緊急貯留域であることを示している。人間の腸内には数兆匹の微生物(そのほとんどは細菌)がいて、人間と共生している。彼らは居心地の良い場所で定常的な食物供給(人が飲み込んだ食物と腸の栄養豊富な粘膜内層)を得る代わりに、別の栄養分を産出し、感染症を引き起こす細菌を排除する。抗生物質を呑んだり食中毒になったときなど、腸の内容物の急速な排出を促す要因が生じると、腸内細菌もすべて一緒に排出されてしまう。「虫垂には、腸内の善玉菌を再構成できる細菌が集積する」とスミス氏は話す。動物種ごとの特定の細菌を調べることはできなかったが、これは人間について発表された理論でもある。

研究チームは、哺乳類の系統樹に沿って虫垂の進化を跡づけ、またなぜ虫垂を持つ種と持たない種があるのかを探ろうとした。

虫垂は哺乳類の複数の系統のそれぞれで別個に合計30回進化しており、一度出現した系統からはほとんど消失していないことがわかった。これは、虫垂が適応的な目的を持っている可能性が高いことを示している。食性や気候、種の社会性、生息地といった生態学的要因から見ると、これまで提示された虫垂を食性または環境要因と関連づける仮説のいくつかを排除することができた。そして、虫垂を持つ種は盲腸におけるリンパ系(免疫系)組織の集中レベルが高いことがわかった。この発見は、虫垂が二次的免疫器官として重要な役割を果たしている可能性を示している。リンパ組織は、一部の有益な腸内細菌の生育を刺激するものでもあり、これは虫垂が善玉菌にとって“安全な住処”となりえる証拠を提供している。

また、盲腸が特定の形状(先細か螺旋形)の種は、他の形状(丸型または円筒型)の種よりも虫垂を持っているケースが多かった。このことから、虫垂は独立して進化したのではなく、盲腸と虫垂を含むより大きな“盲腸虫垂複合体(cecoappendicular complex)”の一部として進化したものと論文では結論づけている。

今回の研究は虫垂の活動状況をとらえるものではなかったが、哺乳類の虫垂が30回の進化を遂げていたという事実は、その存在が偶然に生じたものではないことを意味しているとスミス氏は述べる。「人間の身体は虫垂なしで機能することはできるが、虫垂はある程度の免疫機能と善玉菌を提供してくれている」。

【情報ソース】

Comptes Rendus Palevol - Morphological evolution of the mammalian cecum and cecal appendix
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1631068316300653

Science Daily - Appendix may have important function, new research suggests
https://www.sciencedaily.com/releases/2017/01/170109162333.htm

QUARTS - New research suggests the appendix has a purpose after all
https://qz.com/882112/why-do-we-have-an-appendix/
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