最古の多細胞動物の最適化されたポンプ機能を解明 ６億年にわたり生存し続けるカイメンの適応戦略に迫る

最古の多細胞動物の最適化されたポンプ機能を解明６億年にわたり生存し続けるカイメンの適応戦略に迫る

2025年3月25日 16:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院医工学研究科
教授　石川拓司

【発表のポイント】

现在の地球に生息する最古の多细胞动物のグループであるとされているカイメンは、大量の水を吸い込み、ろ过することで必要な栄养を摂取しています。そのためのポンプ机能を担う襟细胞室という构造は球形ですが、なぜその形状なのかはよくわかっていませんでした。
カイメンの襟细胞室が作り出す流れの数値シミュレーションに初めて成功し、ポンプ机能が最适化される襟细胞室の特徴が実际のカイメンとよく一致することを明らかにしました。
太古からカイメンに採用されてきた球形ポンプが高効率であることを明らかにし、カイメンの进化を流体力学的な観点から説明するとともに、マイクロポンプの高効率化にも贡献すると期待される成果です。

【概要】

カイメン（海绵动物）は现存する最古の多细胞动物とされており、进化生物学や発生生物学の分野で注目されています。カイメンは固着性の水生生物で、栄养を得るために大量の水を吸い込み、滤过しています。カイメンが数亿年生き抜いてこれたのは、水を吸い込み滤过するためのポンプ?フィルタ机能が非常に优れていたからかもしれません。このポンプ机能を担っているのが襟细胞室と呼ばれる球形の构造です。しかし、なぜ球形のポンプに进化してきたのかはよくわかっていませんでした。

东北大学、イギリス、フランスの共同研究チームは、襟细胞室の详细なモデルによる襟细胞室内の流れのシミュレーションと生きたカイメンを用いた観察実験を行うことで、襟细胞室の球という形状がポンプ机能を最适化していることを明らかにしました。

本成果は、3月22日に学術誌Proceedings of the National Academy of Scienceに掲載されました。

図1. カイメンと襟細胞室（ポンプ）の断面イメージ図

【论文情报】

タイトル：The Architecture of Sponge Choanocyte Chambers is Well　Adapted to Mechanical Pumping Functions
著者：*Takumi Ogawa, Shuji Koyama, Toshihiro Omori, Kenji Kikuchi,　Hélène de Maleprade, Raymond E. Goldstein, Takuji Ishikawa
*責任著者：東北大学大学院工学研究科大学院生小川拓海
掲載誌：Proceedings of the National Academy of Sciences
顿翱滨：

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