3千世代かけて「単細胞だった酵母菌」を多細胞生物へ進化させることに成功！

酵母菌を大きさ2万倍、物理強度1万倍の多細胞体に進化させる

化石の記録によると最初の多細胞生物が出現したのは今から10億年ほど前だと考えられています。

生命が誕生したのが35億年前であることから、多細胞生物が出現するまでに25億年もかかっていた計算になります。

地球誕生（45億年前）から生命誕生（35億年前）まで10億年しかかかっていないことから考えると、地球で多細胞生物が繁栄するのはずいぶんと「難儀」であったことが伺えます。

しかし近年の研究により生命たちの多細胞化に向けたトライアンドエラーは絶えず繰り返されてきたことが判明しており、単細胞生物から多細胞生物への進化イベントは地球のさまざまな時期、さまざまな場所で20回以上も独立して起きたことが知られています。

生物が多細胞化を達成するには、細胞の連携や接続強度などクリアしなければならない課題が数多く存在します。

しかし多細胞化に成功すれば、消化・生殖・運動・感覚など特定の機能に特化した細胞たちによる分業が可能になる大きな利点を得られます。

（※同様の独立した複数回の進化は「カニ化」でも起きています）

「カニ」への進化を繰り返した甲殻類の系譜が明らかに！　タラバガニがヤドカリに分類される理由

そのためたとえば、動物・植物・菌類（キノコなど）が多細胞化した過程を調べると、3者は共通の多細胞祖先が3つに分派したのではなく、それぞれ

「後に動物になる多細胞の祖先」

「後に植物になる多細胞の祖先」

「後に菌類（キノコなど）になる多細胞の祖先」

と3回の独立した（無関係な）祖先に由来することがわかっています。

動物の「目」や哺乳類の「胎盤」は共通先祖に起きた1度限りの変異を起源としていることを考えると、多細胞化を促す進化圧力（需要）は相当に高かったことが伺えます。

しかし単細胞生物がどのようにして多細胞化したかは、多くが謎につつまれていました。

そこで近年、実験室の環境で単細胞生物を多細胞生物に進化させる「人工進化実験」が盛んに行われるようになってきました。

たとえば2012年に行われた研究では、単細胞生物である酵母たちの生活環境をあえて多細胞生物「向け」の過酷な環境に変化させ、多細胞化に向けた進化圧力が高められました。

すると60日ほどで、いくつかの酵母たちは、上の図のように、細胞分裂しても互いにくっついた雪の結晶（スノーフレーク）のような状態を維持するようになり、多細胞化に向けて歩み始めることが示されました。

そしてこの実験で得られた多細胞酵母には「スノーフレーク酵母」との名前がつけられました。

同様の人工進化は多くの研究で成功しており、地球に現存する酵母や藻類を多細胞化すること自体は比較的容易であることが判明します。

しかし既存の研究によって多細胞化した生物はどれも細胞数が数十個から数百個と極めて微小なものです。

一方、現存する多細胞生物を構成する細胞数は線虫のような小さな動物でも1031個、マウスでは300億個、人間では60兆個にも及び、大きなギャップとなっていました。

そこで今回ジョージア工科大学の研究者たちは2015年に作成されたスノーフレーク酵母を培養し、少しでも大きな塊を回収する選別を3000世代に渡って繰り返しました。

すると、上の図のように、100個ほどの細胞の寄せ集めに過ぎなかったスノーフレーク酵母は多細胞化を推し進め、最終的に大きさが最初の2万倍（直径1㎜）、体の物理的な強度も1万倍に増強していたことが判明します。

直径1ミリといえば小型のハエとして知られるショウジョウバエに匹敵するサイズです。

また1万倍に増加した物理的強度は木材に匹敵する値となりました。

この結果は、元は単細胞生物である酵母も人工進化によって、目に見えるサイズ（巨視的サイズ）に進化させられることを示します。

そうなると気になるのが、酵母たちに何が起きたかです。

巨視的サイズに進化した酵母たちの細胞は、どんな変容を起こしていたのでしょうか？