画像をクリックすると拡大表示されます。観察することで、『生物の初期発生過程のダイナミクス』を体験させる。限られた実験時間内に卵割過程を観察できるように、一部の卵を受精させておく。観察(レンズに海水が付かないように留意させる)。多くの生物は、卵と精子を介した有性生殖により新たな個体を作り出す。卵と精子は、遺伝子のセット(ゲノム)を一揃いのみ持つ生殖細胞である(図1)。精子が卵と融合し受精が成立した卵は、受精卵と呼ばれる。受精卵は分裂を繰り返すことで、細胞数を増やし、個体へと発生していく。私たちヒトにおいては、一個の受精卵から60兆個まで細胞が増殖する。各細胞は、ゲノム情報に基づき、形と機能を特異的に変化させ始め(細胞分化)、相互に作用し合うことで(細胞間相互作用)、それぞれの細胞が3次元的に構築された組織、器官を形成し(形態形成)、最終的に種に固有の形を作り出す。階層が上る過程と特徴づけることができる。階層が上るに従って生物は複雑な構造を形成し、より高次の機能を獲得する。発生プログラムは、受精卵のゲノムに書き込まれており、世代を超えて正確に引き継がれる。カエルの受精卵はカエルに、ヒトデの受精卵はヒトデになる。発生の各過程では、受精卵と同じ遺伝情報を持つ細胞たちが、位置と時を間違えずに多様な遺伝子を発現する。その中でも、発生の初期過程は、受精に向けて卵が成熟し、受精が成立した後、胚を構築する細胞の数が急速に増える時期である。これらの変化を顕微鏡下でじかに観察することをとおして、刻一刻と変化する発生の初期過程のダイナミクスを体験する。GV)を有する未成熟卵を観察・スケッチする。課題2:未成熟卵を1-メチルアデニン(1-methyladenine;1-MA)で処理し、GVが崩壊して成熟卵となる過程を観察し、成熟卵をスケッチする。課題3:受精膜の形成、および第1、第2極体の放出を観察し、受精卵をスケッチする。課題4:2細胞期、4細胞期の胚、ならびに細胞質分裂を進行している状態の胚をスケッチする。媒精からの経過時間も記録する。課題5:ヒトデに特徴的な精子の頭部と尾部をスケッチする。1-メチルアデニン(1−MA)処理していない卵巣片から、卵をスペーサー付き観察用スライドガラス(図2)上にとり、カバーガラスをかけて、濾紙で余分な海水を吸い取り、100倍で顕鏡・スケッチする(注1)。図2.スペーサー付き観察用スライドガラス15分前に1-メチルアデニン(1−MA)処理された卵巣片から得た卵(サンプル1)(図3)を、10倍の対物レンズを使ってシャーレ中で顕鏡し、GVが崩壊していく様子を観察する(注2)。顕微鏡のステージが、メカニカルステージの場合には、クレンメルで挟んだスライドガラスの上にシャーレを乗せて顕鏡することで、シャーレ中の観察位置をスムーズに変えることができる(注3)。図3.ヒトデ卵成熟と初期発生のタイムスケジュール(19°C)(注8)極体形成・受精(図4参照)GVが崩壊したサンプル1のシャーレ中の卵細胞に、精子液を1滴加える。加えた時間をすぐに記録する。形成を10倍の対物レンズを使ってシャーレ中で速やかに観察する(注4)。各スケッチには、媒精からの経過時間を必ず記録する(注5)。卵割(図4参照)30分前に媒精した卵巣片から得た卵(サンプル2)(図3)を、スペーサー付き観察用スライドガラス上にとり、カバーガラスをかけ、濾紙で余分な海水を吸い取り、100倍で顕鏡する。2細胞期、4細胞期の胚を観察する。細胞質がくびれて、2細胞または4細胞になる過程(細胞質分裂中の様子)も観察する。各スケッチには、媒精からの経過時間を必ず記録する。精子(図5参照)通常のスライドガラス上に精子液を1滴落とす。カバーガラスをかけ、余分な海水を濾紙で吸い取り、600倍(対物レンズ40倍×接眼レンズ15倍)で顕鏡する(注6)。コンデンサーのフィルター上に遮光板を入れることで、簡易的な暗視野照明が可能になり、精子の頭部や尾部の形態が明瞭に観察できる(注7)。注1:卵がつぶれないように、ビニールテープで隙間を作ったスペーサー付きスライドガラスで観察する。注2:シャーレのままの顕鏡では、対物レンズは10倍までにすること。レンズに海水がつかないようにくれぐれも注意する。海水がついた場合は、速やかにスタッフに伝え、レンズが腐食しないように丁寧にクリーニングする。(海水のついた部分を蒸留水で洗い、レンズペーパーを用いて、水分を完全に拭き取る)注3:クレンメルがスムーズに作動するように、スライドガラス裏面に水がつかないように注意する。比較的に速い現象であるので、見落とさないように注意する。注5:経過時間は時刻ではなく、媒精からの正味の時間を記述する。注6:精子の観察は、通常のスライドガラスでおこなう。ビニールテープで隙間を作ったスライドガラスでは、精子が泳ぎ回って、観察しづらい。注7:開口数が比較的小さな0.05〜0.6ぐらいの対物レンズを使用している場合は、適切な大きさの遮光板(例えば10円玉やレンズの大きさに合わせた黒っぽい紙)をコンデンサーレンズ上に乗せることにより、簡易暗視野照明が得られる。注8:1°Cの温度上昇でも、発生は速く進行するのでタイムスケールはあくまでも目安とし、注意して観察する。★「顕微鏡の使い方」をよく読む。生きている細胞を観察しているので、光源の熱による水分の蒸発や温度上昇は、最小限になるようにくれぐれも注意する。必要量のイトマキヒトデを用意し、タイムスケージュール(図3)に従って、1−MA処理や媒精を行う。余裕があれば、媒精の時間を15分程度ずらしたサンプルをいくつか用意するとよい。未受精卵を扱うピペットは、精子を扱うピペットとしっかり区別し、誤って、未受精卵に精子が混ざらないようにする。レンズに海水がついていないか確認させる。『ヒトデの受精・形態形成におけるカルシウムイオンの役割』や『ヒトデの発生過程の観察』と組み合わせることができる。画像をクリックするとPC内の動画再生ソフトにより直接動画が再生されます。再生されない場合は、Windowsでは画像上で右クリック後、「対象ファイルを保存」し、保存したファイルを動画ソフトで再生してください。ファイル形式はmpg1です。精子と卵などの生殖細胞により新たな個体を作りだす方法ゲノムgene(遺伝子)とchromosome(染色体)の複合語であるゲノムgenomeは、個々の生物がもつ1組の遺伝情報を指す。新しい個体を形成し、次世代に遺伝情報を伝えうる生殖のために特別に分化した細胞。細胞1個にふくまれる染色体の状況を核相として表す。体細胞に見られるように相同染色体が存在する複相(2n)と、生殖細胞に見られるような染色体が単独で存在する単相(n)がある。倍数性1個の細胞に含まれるゲノムのセット数を倍数性として表す。