100年ぶりの新しい細胞分裂様式「非合成分裂」は教科書を書き換えるか？

有糸分裂や減数分裂は、19世紀末から20世紀初頭にかけて顕微鏡下で発見されました。今回、中央研究院の研究グループが主張する「非合成分裂」は、実に100年以上ぶりの新しい細胞分裂の様式です。

DNA複製を伴わないのは、効率的に細胞の数を増やすため？

研究グループは、ゼブラフィッシュを使った実験中に、偶然新しい細胞分裂を見つけたと話します。

ゼブラフィッシュは、成長しても体長5センチほどの魚です。卵は1ミリ、幼生は5ミリ程度で、ヒトを含む脊椎動物のモデル動物として発生・再生などの研究に多く利用されています。飼育が容易なだけでなく、卵から孵化までの過程で胚が透明で観察しやすい、多産かつ世代時間が短い、人為的な遺伝子操作もやりやすいなどの特長があります。

表層上皮細胞は、皮膚細胞で一番外側にある細胞です。外部からの物理的障害などに対抗するために、バリアとして働きます。過酷な環境にさらされるために傷つきやすく、常に新しい上皮細胞が供給されて体表を守ります。古くなった上皮細胞は垢として剥がれ落ちます。これまでは、表層上皮細胞自身は細胞分裂をせずに、新しく作られたものと入れ替わると考えられてきました。

ところが、研究グループが幼生の表層上皮細胞の全体を観察するために細胞を1つずつ色分けすると、細胞分裂が観察されました。この細胞分裂では、1個の細胞が最大で2回分裂し、4個に増えました。さらに分裂の前後のDNAを調べると、DNA複製を伴わない「非合成分裂」をしていることが分かりました。

有糸分裂も減数分裂も、DNA複製によって自分の遺伝情報を子孫（新しい細胞）に伝えることが目的です。他ではない己の遺伝情報を後代に受け継ぐことは、生物の究極の目的と言えます。では、なぜ、ゼブラフィッシュの表層上皮細胞では、DNAの複製を伴わない特殊な細胞分裂が行われているのでしょうか。研究グループは「幼生の急激な成長に対応するため、急いで細胞を増やすためではないか」と予想しています。

細胞分裂の前にDNA複製の過程がある場合、その分、時間が余計にかかります。幼生の身体の体積が増えるスピードが早いと、皮膚の表面を覆う細胞も急いで増やさなければなりません。そこで表層上皮細胞では、DNAの複製を止めて効率的に細胞の数を増やすことにした、と考えられます。