なぜ線虫を研究するのか？

線虫とは何か、そしてなぜ科学者はそれを使って人間の発生や病気を研究するのか。

科学者が人間の発生や病気について洞察を得るために、小さな土壌線虫を研究していると初めて知ったとき、ほとんどの人の頭にこの質問が飛び込みます。 これは合理的な質問であり、以下に述べるように、遺伝子の機能の進化的保存という、非常にわかりやすい答えがあります。

C. elegans

Photo by Erik Lundquist

C. elegansは小さな土壌微生物あるいは線虫で、5〜6億年前のカンブリア紀以前に住んでいた人類と共通の祖先を持っています。 この祖先は、無脊椎動物（昆虫、線虫、ウニ）や脊椎動物（哺乳類、魚類、鳥類、爬虫類）など、地球上のすべての両側対称の多細胞生物の親戚であることから、「ウビラータリアン祖先」と呼ばれる。

ヒトの発生や病気に関わるものを含め、現代の生物の発生を支配する遺伝子や遺伝機構のほとんどは、アーブラテル人の祖先に存在し、ヒトや線虫など既存の動物に共通している。

進化は既存の遺伝機構が保存されながらもわずかに変化して、異なる種が生じるプロセスである。 線虫の祖先の子孫が進化するにつれて、発生を支配する中核的な経路は概して保存されたが、この進化の「いじり」によって、それぞれの異なる種でわずかに変更された。

その結果、線虫はヒトと形態、機能、遺伝学的に非常に類似するニューロン、皮膚、腸、筋肉などの組織を持っています。 これらの組織の発生や機能を制御する遺伝子は、我々の共通の祖先から「保存」されてきたものである。 ヒトと線虫の発生には明確で重要な違いがありますが、科学者は線虫の発生メカニズムを研究することで、ヒトでも働く基本的で中核的なメカニズムを理解することができます

多くの発生や遺伝学の実験は、ヒトでは不可能で、マウスや他の脊椎動物では非常に時間と費用がかかるため、これは非常に重要なことなのです。 線虫は実験室で簡単に培養でき、世代交代も4日と短く、発生における遺伝子機能を実験的に解明できる遺伝学的・分子生物学的技術の「ツールキット」が付属している。 線虫の研究は、癌、神経変性（アルツハイマー病など）、神経発達障害や症候群、筋ジストロフィー、老化（それ自体は病気ではないが、前述の他の病気に影響を与える）などの人間の病気に関連している。 実際、癌（RasおよびBcl癌遺伝子シグナル）、老化（インスリンシグナル）、神経系の発達（UNC-6/Netrinシグナル）において重要な遺伝子メカニズムは、線虫を用いて初めて特定された。

C. elegansで神経細胞にグリーン蛍光タンパク質（gfp）発現させた例。