東京工業大學、山形大學和哈佛大學的聯合研究小組發現,氧氣在指間細胞死亡(塑造四肢的機制)中發揮重要作用。
在鳥類和哺乳動物等羊膜動物中,四肢是透過細胞死亡去除手指之間的細胞而形成的。到目前為止,尚未闡明為什麼這種在青蛙和蠑螈等兩棲動物中不會發生的指間細胞死亡機制卻出現在羊膜動物。
研究小組關注的事實是,許多兩棲動物在幼蟲階段都生活在水中。在四肢形成期間,兩棲動物使用微溶於水中的氧氣進行呼吸。另一方面,在雞蛋內部發育的胚胎(例如雞)和哺乳動物胚胎(例如小鼠和人類)能夠透過雞蛋和胎盤內的血管有效地從大氣中吸收氧氣。
因此,我們使用幼蟲期生活在陸地上的稀有青蛙「Kokikoyasu 青蛙」進行了分析。有趣的是,在透過從大氣中獲取氧氣來呼吸的鵪鶉科幼蟲中,在腳趾之間觀察到細胞正在經歷細胞死亡。
從那時起,研究小組開始進行實驗,以闡明氧氣與指間細胞死亡之間的關係。他們發現,當長有蹼腳的非洲爪蟾幼蟲在高氧環境中飼養時,本不應該發生的細胞死亡會發生。第一個地方發生了。我發現發生了這種情況。他們也發現,手指間血管增多(因而成為氧氣來源)的幼蟲也會發生細胞死亡。此外,人們發現指間細胞死亡的過程需要指間產生活性氧。
這項結果表明,在演化過程中,生物體向陸地擴張(即暴露於高濃度氧氣)所伴隨的環境變化,產生了一種新的機制,稱為「指間細胞死亡」。