軟骨魚類の広塩性メカニズムの解明：「海水魚」がなぜ低塩分環境に適応できるのか

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本研究は、90％以上が海水にのみ生息する軟骨魚類の中でも、淡水への進出を果たした広塩性種の持つ低塩分環境適応メカニズムを解明し、軟骨魚類の環境適応と進化の歴史を理解することを目的としている。広塩性のアカエイやオオメジロザメ、狭塩性のホシエイをモデルに、広塩性を支える重要な器官である腎臓に注目し、分子から個体生理学的までの包括的解析を進める。令和4年度は、昨年度に確立したアカエイの飼育移行実験やトラザメでの採尿方法を応用し、淡水環境に馴致させたアカエイを再度海水に馴致させ、海水・淡水・海水環境で繰り返し採尿することに成功した。その結果、低塩分環境下では尿量が80倍にも上昇して体内に過剰となる水を排出していること、海水に再度馴致させると、尿量は元々の海水環境レベルに減少することがわかった。また、この尿量上昇を引き起こすメカニズムとして、糸球体濾過量の上昇と、ネフロンでの水再吸収抑制、すなわち腎臓ネフロンでの水再吸収を担うアクアポリン分子の変動によるものであることを明らかにした。トランスクリプトーム解析と定量PCR、in situ hybridization法による組織学的な解析から、アクアポリンの種類によって淡水環境で発現が上昇するものと低下するものが存在し、そのことが尿量の増加と尿素保持という、淡水環境における２つの重要な腎機能を生み出す機構であることを示した。オオメジロザメにおいても同様の解析を実施したところ、尿量を増加させるアクアポリンは類似していたものの、尿素再吸収に関わるアクアポリンの種類と発現部位は異なることがわかり、同じ広塩性種と言ってもサメ類とエイ類では異なることがわかった。このような結果は、制御メカニズムに違いがある可能性を示唆している。