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マサチューセッツ州ウッズホールにある海洋生物学研究所（MBL）の重厚なレンガ造りの建物の1階で、「イカのサインアウト」シートを過ぎたところに、電子レンジの列の間で白衣を着た数人の人々が揺れていた――サイズのタンク。彼らは水質をチェックし、餌を管理し、メモを書き留めるなど、海洋生物学研究の状況を変える仕事に取り組んでいます。

イカの魔術師ブレット・グラース氏が率いるMBL海洋資源センターの職員たちは、頭足類（イカ、イカ、タコを含むグループ）を飼育下で飼育する科学を習得しようとしている。隣接する入り江から出てくる新鮮なケープコッドの海水が絶え間なくゴロゴロとパイプ網を通って流れ、広々としていてもぎっしりと詰まったウェットラボ内に混乱の感覚を与えている。私のツアーが続くにつれて、秩序が生まれます。一部の水槽の中に最初はペットボトルが置き忘れられたように見えましたが、実は古いコーラのボトルで、頭足類の卵を孵化させるために意図的に水槽の中央に置かれていました。各ボトルにパイプで送り込まれた空気により、レーズンほどの大きさの半透明の卵が中で振動し続けます。頭足動物の親の中には、孵化するまで卵に酸素を供給する人もいますが、グラース氏はこの作業を自動化するソーダボトル孵卵器を開発し、親が自由に次の卵を産むことができるようにしました。これは、実験動物として頭足類を大量生産するためにチームが実施したいくつかのローテク技術革新の 1 つです。もし彼らが成功すれば、世界最新の海洋モデル生物の誕生に貢献することになる。

モデル生物は、生物学の普遍的な真実を明らかにするためのテスト システムとして使用されます。モデルは、より大きな動物のグループを表すことも、人間や他の種の代理として機能することもできます。遺伝学を含む生物の発達に関する私たちの知識の多くは、ショウジョウバエ、回虫、ゼブラフィッシュ、マウス、ラットなどの少数のモデル生物に関する研究から得られています。これらは世代時間が短く、飼育と繁殖が容易な小動物であり、そのゲノムを簡単に分析および改変して遺伝学、生物学、疾患の相互作用を研究し、その洞察を人間にも適用することを試みることができます。

科学者たちはすでに研究のために他の海洋動物にアクセスでき、それらを使って実験を行っています。発見神経伝達から受精、学習と記憶の背後にあるメカニズムに至るまで、あらゆることについて学びます。しかし、科学界が過去 30 年にわたって遺伝学の研究を受け入れるにつれて、遺伝学的に扱いやすい新しい海洋モデル、つまり容易に操作できる遺伝子を持った実験動物の必要性が明らかになりました。MBL は、世界初の遺伝的に扱いやすい頭足類モデル生物を作製することで、その空白を埋めたいと考えています。

頭足類から何が学べるかというと、可能性はたくさんあります。

MBLの頭足類生物学者キャロライン・アルバーティン氏によると、科学者たちは動物をおよそ35の門に分類しているが、詳細に研究しているのはほんの一部だけであり、それが私たちの生物学的知識に大きな穴を残しているという。それは、人間の生理学を理解したいのに、男性しか研究していないのと似ています。

「生物の世界には、私たちがアクセスしていない領域がたくさんあります」とアルバーティンは言います。2015 年、彼女はタコのゲノムを解読した最初のチームの一員でした。彼女によると、頭足類は脊椎動物と多くの共通点がある――大きな脳、カメラの目、閉鎖循環系など――だが、それらは完全に独立して進化したという。「それらは、これらの特徴を持たないカタツムリやハマグリなどの他の軟体動物に最も近縁です」と彼女は付け加えた。

頭足動物の遺伝子とその発生学、つまり発生中にそれらの遺伝子がどのように展開されるかを研究することは、進化と生物生物学の知識を向上させるのに役立つ可能性があります。アルベルティンが指摘するように、頭足類の大きな神経系の微妙な違いを調査することで、人間の脳についての洞察が得られるかもしれません。そして、頭足類が腕に太い神経線が通っているにもかかわらず、どのようにして腕を再生するのかを解明できれば、人間の脊髄損傷への対処における画期的な進歩につながる可能性がある。

MBLで頭足類モデル生物開発プロジェクトを監督する神経分子生物学者のジョシュ・ローゼンタール氏など、他の頭足類の専門家らは、頭足類が進化したさらなるイノベーション（例えば、自らの遺伝情報を編集する能力など）を研究できる可能性に興奮している。頭足類の 3 つの心臓と、周囲の色、模様、形状に一致する能力も、これらの形質の根底にある生物学的原理を解明したいと願う生物学者を魅了しています。

しかし、MBLが頭足類の研究で勢いを増す前に、スタッフの科学者はまず、気難しい被験者を満足させ、飼育下で大量生産する技術を習得する必要があるが、これはマウスよりも頭足類の方がはるかに難しい。

シカゴ大学の関連団体である MBL は、書籍ではなく実践的なアプローチを通じて自然を研究することに誇りを持っています。数年前、この非営利法人に関係する研究者のグループは、扱いやすい遺伝システムを備えた新しい海洋モデル種の開発について議論を始めた。MBL はメキシコ湾流によってもたらされる熱帯水と冷たい北大西洋が合流する海の豊かな地域に近いため、MBL が海洋研究の世界的な拠点となるのに役立ってきました。毎年夏には多くの学生や科学者が研修や研究のために集まり、自然の謎を解明するという明らかな興奮の雰囲気を作り出しています。研究者らは、ここで開発した新しいモデル生物は、訪問する科学者たちにすぐに受け入れられ、新しいアイデアや技術を自宅の研究室に持ち帰るだろうということを知っていた。

最終的にグループは頭足類について合意し、2017 年 4 月に MBL は新しいモデル種を現実にする作業を開始しました。最初の電話の 1 つは Grasse でした。

アクアリストのグラースさんは、そのリラックスしたスタイルで西海岸のサーファーのような雰囲気を漂わせ、水槽の合間に立ち止まって生物学の大きなアイデアや水槽の小さな調整について話してくれます。カリフォルニアのモントレー ベイ水族館の上級水族館員としての最後の仕事で、彼は世界初の大規模な頭足類の一般公開展示会を設計、開発しました。「私たちが展示した 2 種ごとに、おそらく舞台裏でさらに 4 種がいじくり回されていたでしょう」と彼は言います。「私は、頭足類の飼育におけるさまざまな課題のトラブルシューティングにおいて、長年にわたって実践的で画期的な革新的な経験を積んできました。現在、MBL の頭足類プロジェクトはその専門知識を頼りに成功させています。」

MBL は頭足類研究に長く由緒ある歴史を持ち、すでに生きた頭足類のコレクションを持っており、そのほとんどが野生で捕獲されたか、他の研究室から寄贈されたイカやコウイカでした。また、この組織は小規模で頭足類を繁殖させた経験があり、良いスタートを切ることができました。しかし、頭足類の信頼できる供給源となるためには、すぐに出荷できるモデル生物で広範な科学コミュニティを支援するために、これらの動物を大量に、つまり数百、数千、あるいはそれ以上を継続的に生産する必要があるとMBLは予想している。

このような難しいことで有名な動物の飼育を成功させるための鍵の 1 つは、皮膚の色のわずかな変化や小さな行動の変化など、動物の微妙な合図を読み取ることを学ぶことだとグラース氏は言います。「彼らが呼吸している様子、泳いでいる様子、吸い上げている様子、あるいは互いの色を表現している様子だけで、彼らが何を必要としているのかについての手がかりが得られ、私はそれらに積極的に対処できるようになります。」

また、餌、生息地、仲間、水質を考慮しながら、頭足類のライフステージに適した条件を維持し、より良い結果を得るために調整するためには、24 時間体制の作業が必要です。MBL の頭足類のほとんどの種の自然寿命​​は 6 か月から 1 年で、3 か月で性成熟に達します。「彼らは早く生きて、若くして死ぬというライフスタイルを持っています」とグラース氏は言います。彼のグループの研究により、すでに寿命は伸び、自然界の典型的な寿命を超えており、一部の種では卵の生存率が90パーセント以上に上昇しています。

グラースの経験と科学者の要件を組み合わせて、MBL チームは、潜在的なモデル生物のいくつかの重要な基準を満たすいくつかの種に焦点を当てました。動物は小さく、寿命が短く、予測可能な繁殖サイクルを維持しています。スターパフォーマーには、ハワイアンボブテイルイカ、カリフォルニアツースポットタコ、派手なイカ、縞模様のパジャマイカ、ドワーフイカなどが含まれます。ピグミーゼブラタコは最近になって仲間に加わったものです。科学者たちは1970年代以来、このひし形ほどの大きさの動物を飼育下で飼育する試みを続けており、2018年末にはMBLがまずは文化へそれは何世代にもわたって続いた、とグラース氏は言う。それぞれの種がどれだけうまく繁殖し続けるかによって、リストはさらに絞り込まれる可能性があります。あるいは、これらの種のいくつかが新しい実験生物として最終的に選ばれる可能性もあります。

アルバータ州レスブリッジ大学の頭足類研究者で、このプロジェクトには関与していないジェニファー・マザー氏は、いくつかの代表的な頭足類を選択し、それらを真に理解することに努力を集中するのは優れた戦略であると語る。「行動や生態など、彼らの生活の基本的な側面も含めて、私たちはこれらの動物についてほとんど知りません。」

MBL 頭足類チームの最終目標は、さまざまなライフステージで選択した種をすぐに供​​給できるようにして、世界中の科学者からの要求に即座に対応できるようにすることです。「したがって、科学的疑問に応じて、研究者はまさに必要としている種類のリソースを手に入れることができます」とグラース氏は言います。頭足類プログラムが始まる前、MBL はイカ 50 匹とイカ 30 匹ほどを所有していましたが、現在では約 4,000 匹の頭足類がおり、そのほぼすべてが養殖されています。

グラースの乗組員が頭足類の培養に最適な方法論を見つけ出す一方で、MBL のローゼンタールの遺伝学者チームも同様に方程式の残りの半分、つまり被験者の遺伝子を深く探ることに没頭しています。頭足類の安定した供給が可能になり、ゲノムの配列決定とカタログ作成が完了したら、将来の顧客にさらに多くの選択肢を提供するために、一部の頭足類の DNA の操作を開始する予定です。科学者は、たとえば、特定の問題を研究するために、特定の遺伝子を追加または削除した頭足類を注文したい場合があります。遺伝学者の仕事の一部は、研究者がこうした変更を行えるようにする科学的手法を微調整することです。科学者が頭足類から得ようとしている洞察の多くは、頭足類が一度に遺伝子を1つずつ操作する能力に依存しており、多くの場合、胎児の段階でその動物への影響を研究することになる、とローゼンタール氏は言う。

科学者が遺伝子の改変に成功したら、遺伝的変化が次の世代で明らかになるかどうかを確認するために、その動物を生かし、成長させ、繁殖させられる必要があるとローゼンタール氏は付け加えた。外部の研究者は、スキルがあればMBLの頭足類を自分の研究室で育てることもできるし、頭足類チームの支援を受けてMBLの現場で一定期間働くこともできる。

このプロジェクトがMBLにもたらす利益は明らかである。世界でも数少ない、遺伝的に扱いやすいモデル生物の最初で唯一の供給源であることには名誉が関係しているが、研究者らは名誉が動機ではないと主張している。そして、経済的利益が得られる可能性があります。

今のところ、頭足類と、グラース氏と彼のチームが頭足類の飼育から学んだ教訓は、MBLで研究を行いたい他の科学者に無料で提供されている。このプロジェクトが成功すれば、MBLは、ウッズホールが絵のように美しくなり、穏やかな湾の水面に小屋が浮かぶ牧歌的な夏の時期だけでなく、より多くの科学者を一年中ここで研究活動に誘致することも容易になるだろう。ボートに沿って滑空するカモメや、日当たりの良い遊歩道を散歩する家族連れ。

頭足類を自宅の研究室に持ち帰りたい人は料金を支払う必要がある。MBLは、スタッフの科学者が開発作業を進める間、プロジェクトのコストを賄うために、すでに動物の一部を外部の研究者に販売し始めているが、まだ利益を上げていない。頭足類の胚は1個あたり5ドル、成体は25ドルから300ドルで販売されます。「私たちは金持ちになろうとしているわけではありません。私たちの短期的な目標は、科学と研究を促進し、これらの動物の利用を促進することです」とグラース氏は言います。「もし私たちが皆、まったく同じモデル、同じショウジョウバエ、同じゼブラフィッシュを使い続けたとしても」同じ動物について質問し続けたとしても、私たちができることは限られています。したがって、科学文化を少し拡張するのは私たち次第です。」

頭足類プロジェクトは、科学界が次のことを理解していることを前提としています。ニーズ新しい実験動物。しかし、頭足類がいかに知的でカリスマ性があるように見えるかを考えると、そもそもMBLがモデル生物として頭足類を追求すべきなのかどうかについて、私は葛藤しながらグラースの研究室を後にした。

グラースとのツアーの前に、私はMBLの上級科学者で頭足類の世界的専門家であるロジャー・ハンロンに会った。同氏は、一部の頭足類がエピソードのような記憶（出来事の内容、場所、時期を思い出すことができる）を持っているという初期の兆候があると説明した。これは多くの脊椎動物と比較して高い認知能力の表れである。頭足類のカモフラージュ行動のまったくの複雑さとスピードも印象的です。

頭足類はその複雑な脳のため、カナダ、欧州連合、ニュージーランド、およびオーストラリアの一部の州では実験動物法によって保護されています。それらの場所の研究者は、研究に対する倫理的な承認を得て、動物を人道的に扱わなければなりません。しかし、米国にはそのような規制はありません。頭足類の実験に反対する批評家もいるが、ハンロンを含む私が話を聞いたほとんどの科学者は、頭足類が良好な福祉環境で飼育されている限り、そのような研究を続けるのは倫理的だと述べている。

海洋資源センターを出る前に、イカのマンションのようなミニ水族館が積み上げられた建物の一角で一人で時間を過ごし、そのうちの一つを覗いてみた。数匹のイカがエイリアンの宇宙船のように水族館の真ん中に浮かんでいて、大きな目で見つめ、私を見つめ返しています。彼らの心を読んで、彼らの視点から物語を語れたらいいのにと思います。