それほど単純ではない繊毛
Not-So-Simple Cilia
それほど単純ではない繊毛
by Frank Sherwin, D.Sc. (Hon.) | Jul. 17, 2023
Some of us may remember in high school science class viewing a busy, single-celled Paramecium as it moves through a watery medium. They move using numerous short appendages called cilia. These tiny structures are also found in huge numbers (109/cm2 or more) on the surface of the cells that line our airways. Cilia efficiently sweep mucus containing trapped material such as bacteria and dust out of our lungs. They also are found along the oviduct and are designed to sweep secondary oocytes (eggs) toward the uterus.
高校の理科の授業で、水の中を忙しく動き回る単細胞のゾウリムシを見たことを覚えている人もいることでしょう。ゾウリムシは繊毛と呼ばれる無数の短い付属器官を使って動きます。これらの小さな構造は、私たちの気道を覆う細胞の表面にも膨大な数（10 9 /cm 2以上）で存在しています。繊毛は、細菌やホコリなどの捕捉物質を含む粘液を肺から効率よく除去します。繊毛はまた、卵管に沿って存在し、二次卵母細胞（卵）を子宮に向かって掃き出すように設計されています。
Now, researchers from University College London (UCL) have produced the world's first illustration of the molecular machinery that makes cilia beat.1 Specifically, “ciliary movement is generated by the axoneme, a molecular machine consisting of microtubules, ATP-powered dynein motors and regulatory complexes,” according to Walton et al. in Nature.2
ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（UCL）の研究者たちは、繊毛を拍動させる分子機構の図を世界で初めて作成しました。具体的には、「繊毛運動は、微小管、ATPを動力源とするダイニンモーター、調節複合体からなる分子機械である軸索によって生み出される」と『Nature』誌の中でWalton氏は述べています。
The axoneme is inside the cilia and flagella found in eukaryotes.
軸糸は真核生物に見られる繊毛や鞭毛の内側にあります。
The size and complexity of the axoneme has so far prevented the development of an atomic model, hindering efforts to understand how it functions. Here we capitalize on recent developments in artificial intelligence-enabled structure prediction and cryo-electron microscopy (cryo-EM) to determine the structure of the 96-nm modular repeats of axonemes from the flagella of the alga Chlamydomonas reinhardtii and human respiratory cilia.2
軸糸の大きさと複雑さは、これまで原子モデルの開発を阻み、軸糸の機能を理解する努力を妨げてきました。ここでは、人工知能を利用した構造予測と低温電子顕微鏡（cryo-electron microscopy：cryo-EM）の最近の技術を利用して、藻類クラミドモナス（Chlamydomonas reinhardtii）の鞭毛とヒトの呼吸繊毛に由来する軸糸の96nmのモジュラーリピートの構造を決定しました。
Like so many other functions of structures in our body, we take for granted how efficiently the Lord Jesus has designed these tiny motors. UCL News wrote, “In healthy airways, this complex structure is tightly controlled, with molecules precisely arranged to make cilia beat in a rhythmic, wave-like motion, around a million times a day.”1 How exactly does this happen? The Nature study authors could not help but describe axoneme function in overtly mechanical terms.
私たちの体内の構造物の他の多くの機能と同様、主イエスがこれらの小さなモーターをいかに効率的に設計されたかを、私たちは当然のことと思っています。UCLニュースは、「健康な気道では、この複雑な構造は厳密に制御されており、繊毛がリズミカルな波のような動きで1日に約100万回鼓動するように分子が正確に配置されている」と書いています。これは具体的にどのようにして起こるのでしょうか？Nature誌の著者たちは、軸糸の機能をあからさまに機械的な言葉で表現せずにはいられませんでした：
Our atomic models provide insights into the conservation and specialization of axonemes, the interconnectivity between dyneins and their regulators, and the mechanisms that maintain axonemal periodicity. Correlated conformational changes in mechanoregulatory complexes with their associated axonemal dynein motors provide a mechanism for the long-hypothesized mechanotransduction pathway to regulate ciliary motility.2
「われわれの原子モデルは、軸糸の保存と特殊化、ダイニンとその制御因子との相互関係、軸糸の周期性を維持するメカニズムについての洞察を与えてくれる。メカノレギュレーター複合体とそれに関連する軸索ダイニンモーターの相関的な構造変化は、毛様体運動を制御するメカノトランスダクション経路のメカニズムとして長い間仮説が立てられてきた。」
In cellular biology mechanotransduction is a complex mechanism by which cells convert mechanical stimulus into electrochemical activity by way of gated ion channels. Not only does this new discovery reveal some of the nano-secrets of the human airway and how the Creator has exquisitely designed it but also that mutations lead to axoneme dysfunction, causing disease.
細胞生物学におけるメカノトランスダクションとは、細胞がゲート型イオンチャネルを介して機械的刺激を電気化学的活性に変換する複雑なメカニズムです。この新発見は、ヒトの気道のナノの秘密と、創造主がそれをいかに精巧に設計したかを明らかにするだけでなく、突然変異が軸索の機能不全を引き起こし、病気を引き起こすことも明らかにしたのです。
As has been seen many times before, evolutionary philosophy has stunted scientific research:3,4 “[o]nce considered merely a vestige of evolution, cilia are in fact essential to many of the body’s organs. As researchers learn more about cilia’s role in disease, they’re starting to pay this once-ignored organelle much more attention.”5
これまで何度も見てきたように、進化論哲学は科学的研究を妨げてきました。かつては進化の名残にすぎないと考えられていた繊毛は、実際には身体の多くの器官にとって不可欠なものです。病気における繊毛の役割が解明されるにつれて、研究者たちは、今までは無視されていたこの小器官にもっと注意を払うようになってきています。
One of these diseases is primary ciliary dyskinesia (PCD) affecting about one in every 20,000 people. This disorder causes impaired clearance of mucus by the cilia, resulting in chronic respiratory infections. “In people with PCD, the team found that cilia don't beat correctly because key elements of the axoneme structure are missing, caused by genetic mutations.”1
その一つが原発性毛様体ジスキネジア（PCD）で、約2万人に1人が罹患しています。この疾患は繊毛による粘液の除去障害を引き起こし、慢性呼吸器感染症を引き起こします。PCD患者では、遺伝子変異によって軸糸の構造の重要な要素が欠落しているため、繊毛が正しく拍動しないことが研究チームによって判明しました。
In addition to human cilia, the team examined the axoneme structure of a single-celled alga called Chlamydomonas reinhardtii, which uses two tail-like projections on its surface to swim. Despite being separated by more than 1 billion years of evolution, the alga's tails shared structural similarities with the human airway cilia, highlighting the importance of the axoneme throughout evolution.1
研究チームは、ヒトの繊毛に加えて、クラミドモナス（Chlamydomonas reinhardtii、和名： コナミドリムシ）と呼ばれる単細胞藻類の軸糸構造を調べました。この藻類は、表面にある2つの尾のような突起を使って泳ぎます。10億年以上の進化を経て分かれたにもかかわらず、藻の尾はヒトの気道繊毛と構造的に類似しており、進化における軸糸の重要性を浮き彫りにしています。
There is, of course, no “1 billion years of evolution,” 1 except in the mind of the evolutionist. The alga and human airway cilia both share similar axoneme structure because axonemes are designed by the Creator for molecular mechanical movement. The Creator knew what design works best for this function, so He put it in both places. This doesn’t mean they share an ethereal common ancestor—but a common Designer—the Lord Jesus Christ.
もちろん、進化論者の頭の中以外には「10億年の進化」など存在しません。藻類とヒトの気道繊毛は軸糸の構造が似ています。なぜなら、軸糸は分子力学的運動のために創造主によって設計されているからです。創造主はこの機能に最も適したデザインを知っておられたので、両方の場所にそれを置かれたのです。これは、両者がエーテル的な共通の祖先を共有しているという意味ではなく、共通の設計者、つまり主イエス・キリストを共有しているという意味です。