科學研究 - 築波大學等揭開彩虹「櫛水母」之謎

日本築波大學的博士研究生城倉圭（生命環境科學研究科）、前研究員柴田大輔、助教柴小菊和教授稻葉一男等人，與日本的自然科學研究機構基礎生物學研究所的教授重信秀治帶領的研究小組合作，全球首次查明瞭能閃耀彩虹色光芒的櫛水母櫛板帶的構成分子。

櫛水母雖然名字叫「水母」，但在分類學上屬於與水母完全不同的動物門，並被認爲可能是多細胞動物的起源。櫛水母的「櫛板帶」會伴着光線強弱閃耀出七彩光芒，其美色自古以來就吸引了衆多世人。不過，長期以來人們一直不清楚櫛板帶是如何做到這一點的。

此次，研究小組發現了櫛水母櫛板帶中特有的的蛋白質分子。研究發現，這種蛋白質是纖毛成束和增大所必需的原料，並且在櫛水母的櫛板帶起伏遊動的程序中發揮了重要作用。本項研究不僅進一步瞭解了纖毛的機能，也是動物的演化領域的重大發現，同時有望應用於光學領域，比如開發光子晶體等。

相關研究成果已線上發表於2019年10月10日的《當代生物學》（Current Biology）上。

透過調節光強發出彩虹光芒的「櫛板帶」是櫛水母的特有器官。各櫛板帶是由數萬根纖毛整合束再排成板狀，像船槳一樣的構造。櫛水母的體表存在8列櫛板帶，透過櫛板帶起伏波動來實施遊動和方向控制。

儘管每條細胞纖毛直徑只有0.2微米，肉眼根本無法看到，但櫛水母透過將纖毛整合束，使直徑尺寸達到肉眼可見的1mm程度。像吉丁蟲、閃蝶和孔雀羽毛那樣，透過纖毛規則有序排列，反射光相互干擾形成了五彩斑斕的結構色。以色示人的櫛水母成爲最受歡迎的海洋動物之一，常常被展示於各大水族館中。另外，最近也有研究指出，櫛水母可能是多細胞動物的起源，因此在動物的演化研究領域也備受關注。

研究小組對櫛水母門下的「兜水母」（學名：Bolinopsis mikado）進行了室内繁殖和長期飼養，最終確立了分離兜水母櫛板帶的生物化學方法。另外，利用轉錄組測序技術（RNA-seq）建立了兜水母的基因目錄。以該目錄作爲參考資料庫，透過質量分析儀鑑定出分離的櫛板帶中所含有的蛋白質。最終，世界上首次明確了櫛板帶中的特有蛋白質CTENO64（CTENO是櫛的意思，64代表蛋白質的大小），同時還進一步發現，CTENO64僅存在於有櫛動物中。

研究小組還應答，本次發現的CTENO64蛋白質存在於「Compartmenting Lamella」結構的根部區域。研究小組透過抑制兜水母幼體的CTENO64表達，來調查對櫛板帶運動的影響。CTENO64缺失時發現櫛板帶波動失去方向性和平面性，無法正常泳動（圖）。也就是說，CTENO64對於保證櫛板帶内的纖毛方向一致並正常波動來說是必不可少的，進而在櫛水母遊動時也發揮重要作用。