ミシガン大学生命科学研究所の新しい研究によると、生物学研究に広く利用されている回虫の一種は、耳のような器官を持たないにもかかわらず、音を感じ、反応する（聞く）ことができる。
9月22日付の『Neuron』誌に発表されたこの研究結果は、聴覚の根底にある遺伝的メカニズムを研究するための新たな生物学的手段を提供するものである。
ミシガン大学の新しい研究により、生物学研究でよく使われるモデル種である線虫（上図は耳の形）が、耳のような器官を持たないにもかかわらず、空気中の音波を感知し反応できることが明らかになった。画像クレジット：Rajani Arora、U-M生命科学研究所
生命科学研究所のショーン・スーの研究室では、15年以上にわたって線虫を使って感覚生物学を研究してきた。彼の研究室がこの研究を始めた当時、線虫には触覚、嗅覚、味覚の3つの感覚しかないと考えられていた。
徐氏の研究室では、ミミズには目がないにもかかわらず光を感知する能力があること、また運動中の自分の姿勢を感知する能力（プロプリオセプションとも呼ばれる）があることを立証した。
「LSIの研究教授で、この研究の主執筆者であるシュー氏は、「聴覚、つまり聞くことです。「しかし、聴覚は他の感覚とは異なり、他の動物門に広く見られるものです。聴覚が発見されたのは、脊椎動物と節足動物の一部だけです。そのため、無脊椎動物の大半は音に鈍感だと考えられています」。
しかし科学者たちは、ミミズが100ヘルツから5キロヘルツの空気中の音に反応することを発見した。この音域の音を鳴らすと、ミミズはすぐに音の発生源から遠ざかり、音を聞くだけでなく、その音の発生源を感知していることがわかった。
研究者たちは、ミミズが休んでいる表面の振動ではなく、空気中の音波に反応していることを確認するため、いくつかの実験を行った。触覚で振動を「感じる」のではなく、脊椎動物の内耳にある渦巻き状の液体で満たされた空洞である蝸牛のような働きをすることで、ミミズが音波を感知しているのだと徐教授は考えている。
ミミズには2種類の聴覚ニューロンがあり、ミミズの皮膚と密接につながっている。音波がミミズの皮膚にぶつかると皮膚が振動し、その振動がミミズ内部の体液を蝸牛の体液の振動と同じように振動させると考えられる。これらの振動は、ミミズの皮膚に結合している聴覚ニューロンを活性化し、振動を神経インパルスに変換する。
また、この2種類のニューロンはミミズの体内の異なる部位に局在しているため、ミミズはどちらのニューロンが活性化されているかによって音源を検知することができる。この感覚は、ミミズが捕食者を発見し、その捕食者から逃れるのに役立つかもしれない。
この研究により、回虫C. elegansのような柔らかい体を持つ他の耳のない動物（ヒラムシ、ミミズ、軟体動物など）も音を感じることができる可能性が出てきた。
U-Mメディカルスクールの分子統合生理学の教授でもあるシューは、「私たちの研究は、耳を持たない生物は音を感じることができないと決めつけることはできないことを示しています」と語った。
ミミズの聴覚は脊椎動物の聴覚システムの働きと似ている部分もあるが、今回の新しい研究では、脊椎動物や節足動物が音を感じる方法とは重要な違いがあることが明らかになった。
「分子レベルまで存在するこれらの違いから、聴覚はおそらく、異なる動物門をまたいで何度も独立して進化してきたと考えられます。「聴覚が脊椎動物と節足動物で大きく異なることは分かっていました。
「今、線虫の研究から、この感覚機能のための別の経路が発見され、収斂進化が示された。これは、チャールズ・ダーウィンが提唱した視覚の進化とは対照的である。
線虫で主要な感覚がすべて観察された今、徐教授らはこれらの感覚を生み出す遺伝的メカニズムと神経生物学をさらに掘り下げる予定である。
「これにより、聴覚、そして機械感覚全体を研究するための全く新しい分野が開かれました。「この聴覚という新たな発見によって、線虫にはすべての一次感覚が存在することが証明されました。線虫は感覚生物学を研究するための非常に優れたモデル系なのです」。
執筆者エミリー・ケイジー
研究著者は以下の通り：アダム・イリフ、カン・ワン、エリザベス・ローナン、アリソン・ヘイク、グオ・ユーリン、シャ・リー、シンシン・チャン、マオファ・ジェン、カール・グロッシュ、R.キース・ダンカン、X.Z.ショーン・シュー（米マサチューセッツ工科大学）、および中国・華中科技大学のリウ・ジェンフェン。
Neuron誌の論文のタイトルは「The nematode C. elegans senses airborne sound（線虫は空気中の音を感知する）」で、DOIは10.1016/j.neuron.2021.08.035である。