また教科書が書き換わります。
群馬大学で行われた研究によって、卵子がたった1つの精子のみと受精する仕組み「多精拒否」の一端が解明されました。
あまり知られていませんが、高校の生物の教科書に記載される「多精拒否」の仕組みは実はウニやカエルなど体外受精する生物ついて記されたもので、哺乳類には当てはまりませんでした。
しかし今回の線虫を用いた研究により新たな多精拒否の仕組みの一端が解明され、哺乳類にも適応できる可能性が示されました。
多精子受精は体外受精を失敗させる原因であるため、多精子受精を拒否する仕組みの解明は不妊治療の成功率を高めることにもつながります。
研究内容の詳細は2024年1月26日に『Nature Communications』にて公開されています。
1つの精子だけが受精する仕組みは謎が多い
私たちのような性を持つ生物（有性生物）の多くは、卵母細胞（卵子）がただ1つの精子とのみ受精することによって誕生します。
この際、たとえ周囲に多数の精子が存在していても、1つの精子とのみ受精します。
卵母細胞（卵子）に複数の精子が同時に受精してしまうと、雄由来の余分なゲノムDNAが受精卵内に持ち込まれてしまい、適切に細胞分裂できず、異常な発生をしてしまうことが知られています。
（※養殖などの人工的な環境では遺伝子セットを3種類持つ3倍体の魚などが生まれてきますが、精子や卵子の数が少なく自然環境で子孫を残すことはできません。人間の場合も1個の卵子に2個の精子が受精し、3セットの遺伝子を持ってしまうと流産してしまいます）
そのためイモリや鳥などの少数の動物を除いて、有性生殖を行う多くの動物では、受精卵が異数性ゲノムを持つことを防ぐために、受精中に卵母細胞は 1 つの精子とのみ融合する仕組みを備えています。
たとえばウニやカエルなどの卵生動物では、精子と卵母細胞の膜が融合した後、数秒以内に卵細胞膜において脱分極が起こり、精子侵入点を起点として、卵の全域へ電流が流れていくことが知られています。
この電流には他の精子の動きを止める働きがあり、多精子受精を防ぐために最初に起こる反応として知られています。
高校の生物の教科書などではこの現象が精子侵入から数秒以内に起こることから「早い多精拒否」として記しています。
受験生の中には電流が「ナトリウムイオンの流入」によって起こることや、卵子全体に電気的変化が広がっていく現象を「受精波」として覚えている人もいるでしょう。
一方、最初の精子の受精から数分後に形成される受精膜には2番目位以降の精子を物理的に遮断する役割があり、こちらは「遅い受精拒否」として知られています。
受精卵はこれら「早い多精拒否」と「遅い受精拒否」を組合わせることで、多精受精をブロックしているのです。
しかし近年の研究により、哺乳類のような胎生生物では様子が違うことが明らかになってきました。
驚くべきことに、哺乳類においてはウニやカエルと違い、最初の精子の侵入後にも多精拒否を目的とした脱分極（電流）が発生しないことが判明したのです。
そのため哺乳類においては「早い多精拒否」はそもそも起こらないのではないかという説や、あったとしても電流以外の、全く別のメカニズムが存在していると考えられるようになりました。
しかし現状それが、どんなものかは不明のままでした。
そこで今回、群馬大学の研究者たちは線虫（C.elegans）を使って、早い多精拒否が起こるメカニズムを調べることにしました。
しかしなぜ線虫なのでしょうか？
