動物におけるセルフメディケーション

強調オフ

毒性学・薬理学

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Self-Medication in Animals

www.science.org/doi/10.1126/science.1235824

動物の寄生虫に対するセルフメディケーションは、これまで考えられていた以上に広く行われており、宿主-寄生虫生物学に深い影響を及ぼしている。

動物の寄生虫に対するセルフメディケーションというと、チンパンジーが自分の病気を治すために薬草を探し出すようなイメージがある(1, 2)。このようなイメージは、動物が観察し、学習し、意識的に判断できる高い認知能力を持っている場合にのみ、自分自身を治療することができるという考え方に由来している(3)。しかし、学習のみに基づくセルフメディケーションの考え方は不適切である。多くの動物が学習ではなく、生得的な反応によって薬を使うことができるのである。蛾(4)、アリ(5)、ミバエ(6)などの動物薬物療法を行う動物は増え続けている。これらの動物が自己投薬するという事実は、宿主である動物とその寄生虫の生態や進化に深い意味を持つ。

Janzen (2) は、病気になった脊椎動物が抗寄生虫活性を持つ二次植物化合物を選択するように見える事例を初めて報告した。その結果、自己媒介はしばしば、草食動物が植物の二次化学物質やその他の非栄養素を抗寄生的に利用することと定義されてきた(1)。しかし、栄養物、医薬品、毒物の境界は曖昧であり、摂取量によってのみ定義されることが多い。

化学物質(7)。このように、従来の動物薬物療法の例では、動物が不調のときだけ特定の植物を食べていたのに対し(1)、最近の例では、すでに食事に含まれている特定の化学物質の摂取を増やす動物もいる(4)。

寄生虫病以外の症状を緩和するために化学物質を使用することもあるが、ここでは寄生虫に対する防御としてのセルフメディケーションに限定して議論する。このような防衛策には2つの形態がある(図参照)。治療的投薬では,パラサイトの感染に対応して疾患者が行動を変化させて投薬する(4).一方、予防薬では、感染者も非感染者も同様に、寄生虫の感染を防ぐために、多くの場合、高い寄生虫リスクに対応して使用される(5)。

治療薬と予防薬は、投薬の対象によってさらに分けられる(図参照)。これまで、ヒヒやウーパールーパーなど、動物が自分自身を投薬するケースが多く研究されてきたが(1, 4, 6)、動物が自分の子孫や他の遺伝的親族を投薬する場合もある。ミバエは、寄生蜂の存在を感知すると、高エタノール食品に優先的に卵を産み付け、子孫の感染リスクを低減させる(transgenerational prophylaxis)ことが示されている(8)。また、キイロアリは針葉樹の抗菌樹脂を巣に取り込み、コロニー内の小胞子増殖を防いでいる(5)(社会的予防)。寄生虫に感染したオオカバマダラは、抗寄生虫作用のあるミルクウィードに産卵することで、寄生虫の増殖や病原性の強さから子孫を守ることができる(9)(世代を超えた治療薬)。これらの研究は、セルフメディケーションにおける「自己」を軽視し、包括的なfit-nessの枠組みで薬物療法研究を行うべきことを示している。

メディケーションとして強く示唆される行動であっても、その行為者の適応的な利点が証明されていない例は多い。プリメートは、抗寄生虫作用を持つが栄養価のほとんどない植物を摂取するのが一般的である。例えば、Vernonia amygda-linaの苦い髄を噛んだり、荒い植物の葉を丸呑みしたりする(1)。苦い石を噛むと抗寄生虫成分が放出され、荒い葉を丸呑みすると腸内寄生虫を物理的に追い出すことができるらしい(1)。しかし、寄生虫の感染がこの行動の引き金になっているのか、また、この行動が宿主の体力を向上させるのかについては、まだ明らかにされていない。同様に、最近の研究では、家スズメやフィンチがダニの侵入を減らすためにニコチンの多いタバコの吸殻を巣に入れることが示唆されているが(10)、この行動によって鳥の体力が高まるかどうかは不明である。

ある行動が適応的な薬物治療であると断定するには、いくつかの条件を満たさなければならない。第一に、その行動には第三の種や化学物質の摂取や外用が含まれていること。第二に、その行動は寄生虫の感染によって開始されなければならない。これは、実際よりも簡単に確立できそうだ。たとえば、野外調査で特定の動物に見られる行動が寄生虫感染の結果なのか、それとも何か他の原因でその動物が感染し、その行動を示すようになったのかを判断するのは難しい。そこで、ある個体を感染させ、他の個体を非感染対照とする操作実験が、この条件を評価するための最良の方法となる。第三に、その行動が感染した個体あるいはその遺伝的近親者の適応度を高めることだ。第四に、その行動が非感染個体にとってコストが高いことだ。もしそうでなければ、すべての個体がその行動を示すであろう(4)。第5に、その行動が宿主の自然環境に関連していること。人工飼料による投薬の存在を示すだけでは、自然環境における関連性を示すことにはならない。

予防薬についても、感染ではなく、寄生虫のリスクに対応して予防行動を示すことを除けば、条件は同じである。また、予防が時間の経過とともに固定的な表現型に進化した場合、コストを示すことは難しいかもしれない。

また、よく言われるセルフメディケーションの条件である「寄生虫の感染や体力を低下させる行動」は省略した(10)。その理由は、薬物療法は寄生虫の体力を低下させることなく、感染に対する耐性を向上させ、宿主の体力を高める可能性があるからである(11)。

しかし、動物の投薬は、当初考えられていたよりもはるかに広く行われている。したがって、動物の投薬が宿主と寄生虫の相互作用の生態と進化にどのような影響を与えるかを理解することは重要である。我々は、動物の薬物投与が少なくとも4つの主要な結果をもたらすと主張する。

まず、動物用医薬品が寄生虫の体力を低下させる場合、寄生虫の感染や病原性に影響を与えることが予想される。この2つの結果はまだあまり注目されていないが、2つの研究から、投薬が宿主と寄生虫の相互作用に実際に影響を与えることが示された。例えば、マイマイガがフェノール類を多く含む葉を食べると、ポリヘドロシスウイルスの伝播が抑えられ、マイマイガの発生が容易になる(12)。また、毒性進化に薬物療法が影響するという予備的な証拠もある。有毒なミルクウィードを利用するオオカバマダラの薬物療法行動のモデルから、寄生虫のウイルス強度の増加が予測される(13)。

第二に、動物の投薬は動物の免疫システムの進化に影響を与えるはずである。免疫反応はコストがかかるので、動物は必要ないときには免疫を使ったり進化させたりしないはずだ。動物用医薬品は、細胞性・液性免疫反応の代替となるものであり、その結果、これらの免疫反応が減少または消失する可能性がある。この仮説はまだ正式に検証されてはいないが、示唆に富む証拠がある。おそらく最も印象的なのは、ミツバチが抗菌樹脂を巣に埋め込むなど、一連の行動的な免疫機構を利用していることである(14)。ミツバチのゲノムを分析すると、他の昆虫が持つ細胞性、体液性免疫遺伝子の多くをミツバチが持っていないことがわかり、薬の使用が他の免疫機構の喪失の一因、あるいは代償になっている可能性が出てきた(14)。

第三に、宿主と寄生虫の相互作用は、しばしば局所適応のパターンを探るために用いられるが、寄生虫がその地域の宿主に適応する、あるいはその逆を実証する研究は驚くほど少ない(15)。これらの研究の多くは、複数の母集団に属する宿主と寄生虫を同所的あるいは異所的な組み合わせで互いに接触させる実験に基づくものである。このような研究は、宿主に自然な行動をさせないことで、動物が自分自身や自分の親族を薬漬けにすることを排除している。このように、動物が寄生虫に対して投薬行動で局所適応しているのであれば、動物が自然に進化した行動を示せるような研究設計が必要である。そうすれば、宿主が寄生虫に対して局所的に適応した行動をとることが、より多くの研究で明らかになると期待される。

最後に、動物の薬物療法の研究は、人間の食糧生産と健康に直接関連するものである。人間が動物の投薬能力を阻害すると、農業生物における疾病問題が悪化する可能性がある。例えば、ミツバチの寄生虫や病気の増加は、養蜂家がミツバチの樹脂沈着を減らすよう選択したことと関係がある(14)。

管理されたミツバチにこのような行動を再び導入すれば、病気の管理に大きな効果があると思われる。さらに、自己投薬する動物であるヒトは、現在でも多くの医薬品を天然物から得ており、植物は将来の医薬品の最も有望な供給源であり続けている。動物の薬物療法の研究は、人間の苦しみを和らげる新薬の発見を導くかもしれない。

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