カナダの科学者らが率いる国際研究チームが、ヘビの胚が孵化前にきついらせん状に巻く謎をようやく解明した。Current Biology誌に発表された答えは、体の長さに対する実存的な恐怖ではない（それに近いが）。らせんは、他のすべての脊椎動物と一線を画す、異常に長い体を収容するための物理的必要性であることが判明した。

胚の体が急速に長くなる一方で、腸がテザーのように働き、成長中の体が座屈して右巻きのらせんにねじれることで、らせんが形成される。「ストラップの長さを調整するとき、長い方のたわんだループがねじれるようなものです」と、カナダ自然博物館の進化生物学者で研究の上席著者である宮下哲人博士は説明する。

この発見により、ヘビの胚は、科学者をいまだに困惑させている自然界のらせん構造のリストに加わった。「らせんには神秘的な要素があり、私たちは動物でこれらの形がどのように作られるかを理解し始めたばかりです。例えば、私たちのループ状の腸、カタツムリの殻、そして今度はこれらの美しく巻いたヘビの胚です」と、現在ブリティッシュコロンビア大学の動物学の大学院生である筆頭著者のアレクサンドラ・ウェーバーは言う。

宮下は付け加える：「これらのパズルは私たちの好奇心をそそります。結局のところ、自然界のらせん形は、ロティーニパスタから床屋のサインポール、聖書の『バベルの塔』の描写に至るまで、人間の創造物に影響を与えてきました。」

このプロジェクト自体は、2020年のCOVIDロックダウンというかなりありふれた状況から生まれた。在宅勤務中の宮下は、学生が実験室や博物館のコレクションなしで取り組める研究課題を必要としていた。「そして、ひらめきました。私は博士課程の指導教官から、動物の形態における非対称性へのこの魅了を受け継いでいました。だから、論文でヘビの胚の画像を見るたびに、それらが右巻きか左巻きか疑問に思っていました。」

その疑問が研究の基礎となった。宮下は、当時カールトン大学にいたウェーバーと、オタワ大学の2人の学部生に、発表された研究と博物館のデータベースをくまなく調べて、発生中のヘビの写真を探すように依頼した。「39種のヘビと他の無肢の有鱗目種から、900以上の胚の写真を入手しました。これは統計的に堅牢なサンプルです。」

明確なパターンが浮かび上がった：卵が産まれてから最初の数週間、胚は頭から尾の方向に見て右側にのみ巻いた。「これらの段階では、胚には動かす筋肉がないので、異なる力が右巻きに巻かせています」とウェーバーは説明する。「しかし、何がそうさせているのかはわかりませんでした。」

重要な手がかりは、カリフォルニア州立大学ロサンゼルス校の共同研究者であるラウル・ディアス博士からもたらされた。ディアスはCTイメージングを使用してヘビの胚をより詳細な解剖学的構造で調べ、予期しないものを明らかにした：「ラウルのヘビの胚のCTスキャンは、これまで見たことのない構造を明らかにしました。それは、巻いた体のらせんを通って伸びる腸の柱でした」と宮下は言う。「体の他の部分から分離した腸があり、卵黄からの血管の巻きひげに囲まれています。」

その観察により、チームは求めていたメカニズムを得た。ヘビの胚は急速に長くならなければならないが、腸は同じ速度で成長しない。その不一致が機械的制約を生み出し、体をらせん状に強制する。「そこで、成長の遅い腸を切り離します。それが今や長くなる体を繋いでいます。体は座屈してねじれ、らせんになります」と宮下は説明する。「この巻く力は、胚が卵黄の反対側に成長するように方向付けられています。そして卵黄は常に胚の左側にあるので、胚は常に右巻きで巻き始めます。」

胚はこの右巻きの配置に永遠に固定されているわけではない。成長するにつれて卵黄は縮み、動く余地が増え、筋肉が成熟して自分で動けるようになる。「右巻きのらせんのままのものもあれば、左側に巻き戻すものもいます」