Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

棘皮動物 / 結合組織 / キャッチ結合組織 / 収縮 / 神経 / 神経伝達物質 / ウミユリ / ウミシダ / 筋収縮

ウミユリの巻枝と腕の靭帯を用い、結合組織性収縮の基本的な性質とその神経支配について調べた。
巻枝の電子顕微鏡観察では、巻枝内にはまったく筋細胞は存在しない。体腔上皮(神経)にはGABA(γ-アミノ酪酸)の抗体で染まる細胞があり、その細胞は靭帯方向に突起を出しており、その突起にもGABA抗体で染まるものが見られた。
靭帯に一定の曲げひずみを与え、応力を測定しながらGABAを与えたところ、急激な応力緩和が見られた。これは靭帯が軟らかくなったことを意味する。少数例ながら、応力が増加する例が見られた。これは靭帯が活動的に力を発生して収縮していることを意味する。同様な力学試験を行いアセチルコリンを与えたところ、すみやかに軟らかくなる反応が見られた。ニコチン様のコリン作動薬でも同様であったが、ムスカリン様のコリン作動薬の場合、高濃度では軟らかくなる反応が見られたのだが、低濃度では収縮が見られた。
ウミユリの腕には、関節をはさんで口側には筋肉と靭帯が、反口側には靭帯が存在する。反口側の靭帯のみを切り出し、硬さと収縮の同時測定を行った。高濃度にカリウムイオンを含む人工海水やアセチルコリンの刺激により、靭帯の収縮が見られた。収縮と同時に硬さの減少が見られることが多かったが、硬さの変化を伴わない収縮や、かえって硬くなって収縮する例も見られた。アドレナリンは靭帯を軟らかくし、カリウムやアセチルコリンによる収縮を抑制した。これらの事実から、反口側結合組織による収縮は、口側の筋肉によって引き伸ばされたバネのひずみをキャッチ結合組織を軟らかくすることによって起こるものではないし、また筋肉による収縮なら収縮中に軟らかくなることはないので、それらの機構とはまったく違う、結合組織による活動的な力の発生をともなう収縮であると結論できる。

キャッチ結合組織 / 棘皮動物 / ウミユリ / ウニ / 歯

キャッチ結合組織がウミユリの巻枝靱帯およびウニの歯根膜に存在することを明らかにした。
ウミユリの巻枝の電子顕微鏡による観察の結果、巻枝靱帯はコラーゲン性の結合組織でできており、靱帯にもその他の部分にも、力を発生しそうな細胞は観察されなかった。靱帯の振動試験を行い、靱帯の硬さを測定した。硬さは電気刺激によって軟らかくなった。また高濃度にカリウムイオンを含む人工海水やアセチルコリンの投与によっても硬さは顕著に減少した。軟らかくなった靱帯は、しばらく海水中におくことにより、また硬さを回復した。これらの結果は、巻枝靱帯がキャッチ結合組織であることを示している。ウミユリは巻枝のキャッチ結合組織を硬くすることにより、体を海底の基盤上に保持していると考えられる。
ウニの歯は顎の骨に歯根膜と呼ばれる結合組織で結びつけられている。歯根膜の電子顕微鏡による観察の結果、歯根膜はコラーゲン性の結合組織でできており、歯根膜にもその近くの歯や顎の内部にも、力を発生しそうな細胞は観察されなかった。歯根膜のクリープ試験を行った結果、歯根膜は高濃度にカリウムイオンを含む人工海水やアセチルコリンの投与によって軟らかくなった。軟らかくなった靱帯は、しばらく海水で洗浄することにより、また硬さを回復した。これらの結果は、歯根膜がキャッチ結合組であることを示している。ウニの歯は先端部が磨耗する。歯には後端部で炭酸カルシウムが付け足される。そのため、歯は先端部に向かって移動する必要がある。この移動の際、歯根膜は軟らかくなって移動を可能にし、摂食時には歯根膜は硬くなって歯を骨にしっかりと繋いでいるものと思われる。
このようにキャッチ結合組織は棘皮動物の体全体の姿勢の保持のみならず、体の部分同士の可逆的な結合にも働いていることが明らかになった。

ウミユリ / 棘皮動物 / 結合組織 / キャッチ結合組織

東大三崎臨海実験所で、雨宮昭南氏がウミユリ(トリノアシMetacrinus rotundus)を水槽内で長時間(6か月以上)飼育することに成功した。その動物を用い、ウミユリの行動を世界で初めてビデオ撮影し解析した。
これまでの推測によると、ウミユリはほとんど動かないとされてきた。理由は、柄や巻枝には筋肉がないこと、また、腕には筋肉はあるが、関節の口側のみであり、反口側には筋肉はないので、腕を動かせたとしても、ぎこちない運動となって、とても這ったり泳いだりは難しいだろうということである。ところが実際に観察してみると、トリノアシは、かなり活発に動き回ることが分かった。海底に横たえておく、流れのより強い場所に這っていき、岩によじのぼり、柄を垂直に持ち上げて、腕をのばして摂食姿勢をとる。這う速度は、最大、30分で35cmであった。這うときには、腕を使った。腕の動きには2種類観察できた。一つは、ピンとのばした腕を進行方向に倒し、先端が地面に着いたら腕を反口側に曲げて体を引っ張るやり方。もう一つは、反口側に湾曲した腕の先端を地面に着け、腕をのばすことにより、体を押すやり方。腕の形態を調べたが、他の種で言われてきた通り、筋肉は腕の関節の口側にしか存在しなかった。そこで、反口側への運動は靭帯の弾性によるものと考え、力学試験を行った結果、靭帯は高いレジリアンスを示した。柄や巻枝の変形能は、状態により変わった。たとえば、垂直の金網に登った状態では、巻枝は金網にしっかり巻き付いているが、光刺激により、巻き枝の関節はやわらかくなり、自重を支えきれなくなり、金網から個体が落ちてしまう。柄や巻枝の関節は靭帯のみでできているので、この変形能の変化は、靭帯がかたさの変わる結合組織(キャッチ結合組織)でできていることを示唆する。腕の運動から、腕にもキャッチ結合組織が存在することが示唆された。