ミトコンドリアに細胞を形作る「骨格」機能を発見

受精は、限られた数の卵子をめがけて、複数の雄由来の精子が機会を競う生殖競争です。ショウジョウバエでは、より長い精子が生殖競争を勝ち残り、高い受精能を獲得してきました。そのため、進化的に、体長が2mm程度の雄で最大6�pにもなる極端に長い尾部を発達させてきました。

発生・再生科学総合研究センターの形態形成シグナル研究グループは、キイロショジョウバエの精細胞の体外培養法とライブイメージング技術を駆使して、精子の形成過程を詳細に観察し、細胞内小器官の1つであるミトコンドリアが精子尾部の伸長を促し、細胞の形を決定することを発見しました。

具体的には、ミトコンドリアがその表面で微小管の成長を促進し、巨大ミトコンドリアを取り囲んだ微小管は滑り運動と架橋を繰り返しながら徐々にミトコンドリアを伸長させ、この2つの構造が協調して細長く伸長し極端に長い精子尾部を形成する事が分かりました。細胞内のミトコンドリアは呼吸によるエネルギー生産を担う細胞の「発電機」として働くことが知られていますが、この役割とともに細胞を内部から押し伸ばすことで精子の尾部を伸長させる「骨格」としての役割も担っていることが初めて判明しました。

ショウジョウバエでは、精子の長さが受精の確率を高めることが知られており、ミトコンドリアが「骨格」としての役割を獲得したことで、進化の競争や種の分化に積極的に関わってきたと考えられます。この成果は、ミトコンドリアが細胞の形を決め、子孫繁栄の鍵を握る精子形態の進化に重要な役割を担うことを初めて証明した成果として注目されます。