モデル生物「センチュウ」教員向け研修受講(2017年11月29日) | 通信制高校のルネサンス高等学校

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モデル生物「センチュウ」教員向け研修受講(2017年11月29日)

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モデル生物「センチュウ」教員向け研修受講(2017年11月29日)

モデル生物「センチュウ」教員向け研修受講(2017年11月29日)

本日(29日)午後、大阪府高等学校生物教育研究会・主催で表記の教員研修が甲南大学・理工学部・生物学科(神戸市東灘区)で開催された。スーパーサイエンスコース担当の竹内です。ノーベル賞を3度*1、もたらしたと語り草になっている微小動物(線形動物門)のセンチュウ(C. elegansシー・エレガンス)。自然界では土壌に分布し、細菌細胞を捕食する。講師は同大にラボを構えて以来、大学院博士課程教育を充実させている久原篤教授(生体調節学)である。

*1 プログラムされた死=アポトーシスの概念(生理学・医学賞受賞のブレンナーら、2002年)、遺伝子の働きを抑えるRNA干渉の発見(生理学・医学賞受賞のファイアーとメロー、2006年)、生体中の特定タンパク質や細胞を可視化する方法(化学賞受賞のチャルフィーらのGFPで光るセンチュウを作成、2008年)。

遺伝学のショウジョウバエ、発生学のウニのように特定分野の研究に最適な生物材料を「モデル生物」と呼ぶが、センチュウが優れている点は、1)後生動物の割りに細胞数が限られ(1000個未満)透明なので観察しやすいこと、2)増殖速度が速いこと(世代交代に要する時間は、20℃で約3日間)、3)採集も飼育も容易であること、である。

今回、野生株(N2)と変異株(unc-104キネシンが欠損し、神経伝達がブロックされるため動きが鈍い;dpy-3、コラーゲンを形成しないので体形が太く短い;rol-6、表皮を補強するコラーゲンが不足するためスクリュー状に回転しながら進む)をミニ・シャーレごと低倍率(対物x4ないしx10)で、動作の特徴などに注意しながら顕微鏡観察した。隊長1mm程度の成虫の他、幼虫(4段階にクチクラ層を脱皮する)や卵(各種発生段階が混在)も合わせて観察した。

野生株(N2)を教材用として戴いてきたので早速、生徒・同僚教員と観察し、うごめく様子を動画に撮影しました。大腸菌をエサにして実験室で継代することができるそうです。生体を冷蔵庫内で保管したら、幼虫が卵を取り囲みスクラム組み子孫を守ろうとする行動が観察*2されました(文責:教育デザイン室長・竹内 準一)。

*2 甲南大学の久原先生によると、センチュウは酸素濃度の影響によって社会性行動を採ることがあるそうですが、今回の配布株は単独行動性の系統だそうです。センチュウが集まって社会性を見せる性質は遺伝的に規定され、神経性のペプチドが介在し、ハワイで分離されたセンチュウに例があるとの情報を戴きました。

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画像・上段左:生物実習室にて開講(奥は、講師の久原篤教授)、同・上段中:センチュウ(C. elegans、A:成虫、B:幼虫、C:生み出され発生途中の卵、D:成虫の体内で形成されている卵;通常は雌雄同体であり、異常時には雄の個体が出現する)、同・上段右:甲南大学構内のiCommons前に電飾されたツリー、同・下段左:センチュウが示した化学走性、誘引効果のある物質がある方向へ移動している、同・下段右:配布された実習用テキスト(久原篤・太田茜共著;お二人がご夫妻であること、徒然ダイアリーの記述から読み取れます)

付記粘液細菌を分離しようと無栄養寒天培地にヨシの枯死体などを横たえて水を補給すると、水溶性の栄養分が滲み出してきて微生物が増殖し、水分量が多めな場合、しばしばセンチュウも発生してくることが多い。以前の職場であった下水処理場や緩速ろ過池にも出現する。生物材料としては身近な存在であったが、センチュウを使ってどのような探究学習の展開ができるのかは、アイディアが浮かばなかった。

今回、化学走性など一般的な実験の他、飼育温度とエサの有無を関連づけた「学習記憶」、光に関連させた「神経暗号」、「低温耐性」など、多彩な研究の発展性があり得ることを示唆して戴きました(未公開プロジェクトを含む)。今後、センチュウやワムシ(輪形動物*2)も新たな研究材料として積極的に導入する道を考えたい(竹内記)。

*2 ヒルガタワムシには、クマムシに代表されるようなトレハロースが介在する定型的なタイプとは異なる乾眠(クリプトビオシス)様式があるとされている。

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