酸素の毒性:有害な酸素環境下で生存するための進化⑦ 極度の低酸素耐性
ヒト以外の動物の中には、特に低酸素環境に耐性を持つものがあります。
極度の低酸素耐性の独自の適応メカニズムを発達させた生物をいくつか紹介します。
ハダカデバネズミ(Heterocephalus glaber)は、地下の換気のない、酸素レベルが極めて低い環境に生息しています。また、最も長生きするげっ歯類でもあり、寿命はヒトと同程度です。脳内のユニークな酸素結合グロビン、アンモニア解毒の強化、DNA損傷修復に関連する遺伝子の発現など、いくつかの興味深い適応があり、低酸素レベルに対して比較的鈍感になっています。最近では、解糖系への代替として、ケトヘキソキナーゼとフルクトーストランスポーターGLUT5の発現増加を介して大量のフルクトースを取り込むことがわかりました。
高山に生息する鳥類(例:Gyps rueppelli)は、幅広い酸素親和性を持つ4つのヘモグロビンを持ち、幅広い酸素分圧で酸素を負荷することができます。
カメ類(例:Chrysemys picta)は、カルシウムとマグネシウムの炭酸塩を放出することで、低酸素組織からの乳酸レベルの上昇を緩衝するために、ミネラル化した甲羅を使用します。
ウェッデルアザラシ(Leptonychotes weddellii)などの潜水哺乳類は、深く潜る際に脾臓の収縮を引き起こし、蓄えられた赤血球を循環に放出することで、組織への酸素供給を急激に増加させることができます。これらの動物では、脾臓の収縮により、潜水中の循環ヘモグロビン濃度が 25~60% 増加することがあります。
今後の研究により、極限生物全体が持つ自然界に対する創造的な適応が明らかになるでしょう。おそらく、これらの適応の名残が人間に残っているか、虚血状態に対する将来の治療法のヒントになる可能性があります。