リード
何十年もの間、科学者たちは動物の体内時計は厳格に環境に従属するもの、すなわち光が目に当たり信号が脳に伝わり時計がそれに応じて刻むものだと考えてきた。7月2日にScienceに掲載された新たな研究は、その前提を覆す。ミュンスター大学の研究者らは、明暗の空間を自由に選べる環境を与えられたショウジョウバエが、周囲の世界がまったく日周サイクルを提供しなくても、自らの破れた体内リズムを積極的に再構築することを明らかにした。この発見は、時間的秩序への欲求が極めて基本的であり、ハエでさえ機会があればそれを自ら作り出すことを示唆している。
研究内容
Angelica Coculla、Luis Garcia Rodriguez、Maite Ogueta、Ralf Stanewskyは、ショウジョウバエの生物学におけるよく知られた特性から研究を始めた。中核時計蛋白質であるタイムレスは光によって破壊される。ハエを恒常光下に置くと蛋白質は消失し、分子時計は停止し、昆虫は非リズム性となり、日周構造のないランダムな間隔で動き回る。これは何十年もの間、標準的な実験手法となっている。恒常光下のハエは、実質的に時計を持たないハエである。
しかし研究者らは次に、ハエに珍しい選択肢を提示した。環境全体が恒常光に照らされている中で、ハエは望めば暗くなっているチューブ部分に移動できるようにした。そしてその選択肢が与えられたとき、驚くべきことが起こった。ハエは単に暗がりを求めてそこに留まったわけではない。はるかに興味深い行動を示した。明るい領域と暗い領域の間を行き来し、自ら作り出した反復パターンで、失っていた自然な昼間に酷似した自己課是的な明暗周期を形成したのである。
この自己誘発的なリズムは表面的なものではなかった。研究チームはハエの時計ニューロン（行動周期を駆動することが知られている脳細胞）の分子振動を測定し、それらの細胞が日常的な蛋白質リズムを再開していることを確認した。ハエは、どこで時間を過ごすかという運動選択のみを用いて、停止状態から自らの体内時計を本質的に再始動させていたのである。
決定的なことに、行動リズム性は、暗い避難所にアクセスできない非リズム性の対照ハエと比較して、睡眠の質の改善と相関していた。自らの明暗スケジュールを構築したハエはよりよく眠り、休息をより効果的に統合し、断片化した睡眠エピソードが少なかった。この発見は、時間的秩序を取り戻すことによる即時の適応的利益、すなわち記憶、免疫機能、全体的な健康を支えるより良い睡眠を示唆している。
重要性
この研究は、動物が自らの物理的環境を積極的に形成して体内時計を再始動させることができることを示した初めてのものである。長年にわたり、体内リズムは環境への反応、すなわち日の出や日の入りといった外部の時間付与因子（Zeitgeber）への反応であるという見解が支配的だった。Cocullaらは、少なくとも1種の生物がより積極的な役割を果たすことを示している。
その意義はハエを超えて広がる。約10万個のニューロンを持つ比較的単純な無脊椎動物でさえ時計が壊れたときに時間的構造を求めるのであれば、同じ原動力が人間や他の哺乳類でも働いている可能性がある。この発見は、明暗の規則性が単なる状況的便利さではなく生物学的必要性であるという考えを強化する。人工照明下で生活する人々、交代勤務者、または窓のない空間に閉じ込められた人々にとって、たとえ不完全な試みであっても日常の光周期を再現することが睡眠と体内時計の健康に有意義な利益をもたらす可能性があるという教訓が得られる。
同じScience号に掲載されたJoseph D. Levineによる解説は、概念の転換を強調している。ハエは環境に単に反応しているのではなく、自らの時計が読み取れる環境を積極的に構築しているのである。
限界
この研究は実験室条件下で実施され、ハエに与えられた行動選択肢は明か暗の二択であった。自然環境は、温度変動、食物の利用可能性、社会的合図など、はるかに複雑な感覚的景観を提供しており、そのいずれもが時間的自己構成型の欲求を調節する可能性がある。脳と末梢組織にわたって体内時計の組織化がより分散している哺乳類でも同様の積極的な時計再始動が起こるかどうかは、まだ検証されていない。著者らはまた、恒常光下のハエは長期的には再びリズム性を失うことから、自己生成された周期は恒久的な解決策ではなく一時的な代償である可能性があると指摘している。
結論
ショウジョウバエは時間的に組織化された生活を好む。時計が止まっても、環境が秩序を提供するのを待つのではない。自ら積極的にその秩序を構築しに行くのである。この発見は、体内時計を受動的な環境時間の受容体からその構築への積極的な参加者へと位置づけ直し、刺激的な問いを提起する。人間を含め、他にどれだけの動物が同じことをしているのだろうか？
ソース
Coculla A, Garcia Rodriguez L, Ogueta M, Stanewsky R. Fruit flies actively restart their circadian clock by proactively shaping their environment. Science. 2026 Jul 2;393(6806):98-104. DOI: 10.1126/science.adw2239
関連情報: Levine JD. Commentary. Science. 2026 Jul 2;393(6806):37-38.
雅子 訳