2026-04-29

最近、『Nature Communications』に発表された私たちの研究成果を皆さんに共有できることを大変嬉しく思います。私たちは腕足動物のゲノムを解析し、左右相称動物のボディプラン進化のパターンを探求しました。

腕足動物、特にシャミセンガイ（Lingula、台湾での俗称は「海豆芽（はいどうや）」）は、かつてダーウィンによって「生きた化石」と呼ばれました。殻の外観からすると、現存する種と4億年以上前のシルル紀の化石とではほとんど明らかな違いがないため、長い間、その進化の速度は非常に遅いと考えられてきました。

実は2015年の時点で、私たちは当時のシーケンス技術（Roche 454、Illumina MiSeq、第一世代のPacBio）を利用して、腕足動物のゲノムドラフト配列の初期バージョンを構築していました（当時も『Nature Communications』に発表しました | プレスリリース）。その際、全体の遺伝子進化速度は確かに遅いものの、同時に一部の遺伝子ファミリーは非常に早く進化していることを発見しました。11年の時を経て、今回はTimとの共同研究により、PacBio HiFiとHi-C技術を用いてゲノムアセンブリを染色体レベルまで引き上げました。これにより、この動物群の染色体構造の進化についてさらに踏み込んだ探求が可能になりました。

このプロジェクトを振り返ってみると、2013年に予備実験を始めてから今回の発表まで、すでに10年以上の歳月が流れています。この過程で、日本、アメリカ、イギリスと渡り歩き、最後に台湾へと戻ってきました。

この研究は元々、私が日本での博士課程の間に着想したテーマでした。当時のアイデアがOISTで少しずつ形になり、JSPS（日本学術振興会）特別研究員DC1の資金的支援を受けることができました。2017年に卒業してアメリカでポスドクとして働き始めると、研究の重心が無腸動物に移ったため、このプロジェクトは一時保留となりました。その後、2021年にオックスフォード大学で2度目のポスドクになるまで再開されることはありませんでした。マートン・カレッジ（Merton College）に在籍していたあの時期に、脊椎動物と比較する視点が強化され、進化に関する問いの全体像がようやく明確になっていったのです。

本研究では、この高品質なゲノムを利用して、BMPシグナル伝達経路の進化を探求しました。これは非常に古い発生メカニズムであり、主に動物の背腹軸（どちらが背中でどちらが腹か）の形成を担っています。大多数の動物におけるその役割についてはすでによく理解されていますが、体制や発生様式が大きく変化するらせん卵割動物（Spiralia）という分類群においては、依然として分かっていないことが多い状態でした。

染色体構造の比較を通じて、腕足動物は進化的にらせん卵割動物の中でも比較的遅く分岐した（派生的な）系統に属することが分かりました。しかし興味深いことに、BMPを利用した体軸の形成や中枢神経系の制御に関しては、彼らは依然として非常に古く、かつ高度に保存されたコアとなるメカニズムを維持していたのです。

思い返せば、この論文の最も核心となるデータは、実は2013年から2016年にかけて行った胚のトランスクリプトーム実験から得られたものです。

あの数年間、夏になるたびに小型のプロペラ機に乗り、沖縄の那覇から奄美大島へと飛び、笠利湾の海でシャミセンガイの成体を採集しました。これらのサンプルを無事にOISTへ持ち帰るため、東京大学の共同研究者が考案した「キムタオル・サンドイッチ法」を用いて生体をパッキングしました。研究室に戻った後は、一人で集中的に人工催卵と胚の実験に取り組み、夜遅くまで作業を続けることもしばしばでした。今振り返ってみると、あの時期は繰り返される実験の失敗や、長時間の胚のサンプリングと観察の連続でしたが、当時はそれほど辛いとは感じていませんでした。

実験の難しさに加えて、研究資金もひとつの課題でした。このプロジェクトは、当初のJSPSからの年間70万円の助成金以外には、特段の専用資金による支援はありませんでした。そのため、この10年越しの計画を一歩ずつ進め、完成させることができる、比較的自由で安定した研究環境を提供してくれた中央研究院（台湾）には、深く感謝しています。

そして、プロジェクト終盤で分析を主導し、全体を統合して染色体レベルのゲノム比較解析を完成させてくれた筆頭著者のTom、さらには21ヶ月にも及ぶ査読期間中に大量の追加実験を補ってくれ、共にこの研究を最後まで仕上げてくれたTosukeには特別に感謝の意を表します。優れた研究成果というものは、長い時間をかけた協力関係と互いの信頼関係の賜物なのだと、深く実感しました。ここまで一緒に歩んでくれた仲間たち、そして共著者の皆さんに心から感謝しています。

私たちの研究室にとっても、この研究は重要なマイルストーンとなりました。今回の腕足動物から、これまでのコケムシやホウキムシに至るまで、私たちは触手冠動物（Lophophorata）を代表する3つの分類群のゲノム解析を段階的に完了させ、その染色体構造の進化の全体像を少しずつ繋ぎ合わせることができました。

ここから見えてきたのは、触手冠動物がゲノム構造の点では比較的派生的であり、かつ単系統の分類群であるということです。しかし一方で、胚発生のコアとなる制御において、腕足動物は依然として高度な保守性を維持していました。異なるレベル間で一致しない進化のシグナルが現れること、これこそが進化というものの最も面白いところだと思います。

自由で安定した環境の中で、比較的マイナーな進化生物学の問いについて探求し続けられたこと自体、本当に得難い経験でした。その背後には、多くの人々の並々ならぬ努力や、数々の偶然、そしてコントロールできない多くの不確定要素がありました。この10年以上をかけたプロジェクトの成果が、当時のあの純粋な情熱を皆さんに思い起こさせるきっかけになればと願っています。私にとって、あの過程でつまずきながらも、苦労を厭わず情熱に満ち溢れていた自分自身を振り返ることができること、それこそが研究をする最終的な意義なのだろうと思います。

触手冠動物ゲノム研究三部作：

• 【腕足動物】Lewin et al. (2026) Nature Communications 17, 3856. https://doi.org/10.1038/s41467-026-70403-5

• 【ホウキムシ】Lewin et al. (2025) Current Biology 35, 5633–5645. https://doi.org/10.1016/j.cub.2025.10.020  | プレスリリース

• 【コケムシ】Lewin et al. (2025) Genome Research 35, 78–92. https://doi.org/10.1101/gr.279636.124