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単細胞生物も「考えてから行動」する:ラッパムシの実験から見えた意思決定の分子アルゴリズム

 単細胞生物であるラッパムシは、実は「考えて」から行動している可能性がある--。そんな研究結果が、このほど公表された。外部から刺激を与えられたラッパムシは、どうやら“判断”を下して回避行動をとっているようなのだ。

TEXT BY SANAE AKIYAMA

NNEHRING/GETTY IMAGES
NNEHRING/GETTY IMAGES

人間社会では、考えなしに行動をする人のことを「単細胞!」と揶揄することがある。ところが当の単細胞生物は、これまで考えられていたよりも複雑に“思考”しているようだ。

「ラッパムシのような単細胞生物は、多細胞生物が生まれる以前は頂点に立っていた捕食者であり、多くの異なる水生環境で非常に広範囲に生息していました」と、ハーバード大学システム生物学部のジェレミー・グナワルデナ教授は説明する。「単細胞生物は何を避けるべきか、どこで食べるべきか、そして生きるために必要なすべてを把握すべく“利口”でなくてはなりません。それができる複雑な方法があるのは明らかでしょう」

つまり、単細胞生物は複雑な思考ができる--ということなのか?

ラッパムシが示した回避行動の意味

過去の研究を見ると、米国の生物学者ハーバート=スペンサー・ジェニングスが1906年、繊毛虫の一種である単細胞生物「ラッパムシ(Stentor roeselii)」を題材にし、反復刺激に対する段階的な回避行動を報告している。トランペットのような形をしたラッパムシは、池や沼地などの腐敗した葉の裏などに付着している。

これは単細胞生物のなかでは非常に大きな生物だ。ラッパ状になった頭頂部の囲口部は、繊毛(せんもう)と呼ばれる毛のような突起に覆われていて、それらは遊泳や食物の摂取に欠かせない構造になっている。

このときジェニングス博士が実施した実験は、染料であるカーマインパウダーをラッパムシの口めがけて放出するという、非常にシンプルなものだった。それは単に、ラッパムシがわずらわしい刺激物に対してどう反応するのかを観察したものである。

刺激物に晒されたラッパムシは、最初に体をくねらせて刺激物を回避し、次に繊毛の動きを変えて回転した。また刺激物の粒子を吸い込む代わりに、それらを吐き出した。それでもわずらわしい刺激から解放されなければ、ラッパムシは付着部に向かって急激に縮み込み、ついには付着根を離して泳ぎ去ってしまった。

これら一連の回避行動は当時、単細胞生物で報告されたなかでは最も複雑な行動であると関心を引いた。ところが、1967年に実施された再実験ではこの回避行動を再現できず、長いあいだ忘れ去られていたのだという。

ところが今回、ラッパムシに興味を引かれた研究者がかつての論文を調べたところ、再現性に欠けると烙印を押された実験の対象はラッパムシの別種「Stentor coeruleus」だったことが判明した。こちらの種は何かに付着してエサを探すのではなく、遊泳を好む種だったというわけだ。

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