〈第 37 回 山崎賞〉

プラナリアの移植による記憶の継承
浜松市立高等学校
自然科学部 ２年 梶原大輝 大石裕太 藤城大
１ 研究目的
プラナリアは切断すると、それぞれが個として再生する非常に珍しい能力をもつ。私たちは、このプラナリアの再生能力に惹かれ研究を始めた。
先行研究で、「学習させたプラナリアは切断後の個体にも記憶が継承される」とあった。しかし、記憶は下半身にもあるが、再生後に脳に働きかけたのか、または体に記憶されているのかは分かっていない。私たちは条件を変え、記憶と再生の結びつきを明らかにしたいと考えた。そして、移植が出来るという研究を見つけ、私たちは移植と記憶を結び付ける研究を考えた。学習させたプラナリア（記憶をもつプラナリア）を、学習させていないプラナリア（記憶を持たないプラナリア）に移植すると記憶はどうなるのか。もし、別個体間で移植後に記憶が継承出来ていれば、プラナリアの記憶が再生後の脳に影響を与えている証拠を見つけられると考え、記憶と移植の関係を明らかにすることを研究目的とした。
２ 研究の方法（１） 実験１【移植実験】
使用器具：Φ90 ㎜のシャーレ、スライドガラス、キムワイプ、サランラップ、駒込ピペット
メス、ピンセット、テトラコントラコロラインプラス、20％エタノール
ア スライドガラスの上にプラナリアを置き麻酔をかける。麻酔薬として 20％エタノールをプラナリア全体にかかるように滴下した。
イ エタノールを滴下し、静止後 30 秒ほど置いてから水でエタノールを流す。
丁寧にキムワイプで水分をふきとり、移植したい部分で切断する。切断した部分は、頭・α・咽頭部分・β・尾である（写真１）。切断した部位と部位の切断面を密着させて並べる。

写真１．切断面を密着させた様子

写真２．接合中の様子

ウ イの切断後に密着させたプラナリアをスライドガラスにのせ、全体をキムワイプで包む。
適度に水分を含ませてシャーレに入れ、シャーレをサランラップで覆う（写真２）。
衝撃・光を避け、一日 20℃前後で静置する。

（２） 実験２【プラナリアの学習】
ア 光を利用した学習
使用器具：暗室、シャーレ(Φ90mm)、駒込ピペット、光源：スマートフォン(LEDライト機能)、鶏レバー、照度計（照度 UV レコーダーR-74UI/TR-74UI-S）
水を張ったシャーレにプラナリアを入れ、その中心に小さく切った鶏レバー（餌）を置く。
シャーレを暗室に入れ、餌だけに光があたるようにする（写真３）。プラナリアが光の中にある餌に向かっていくかを観察する。観察は１個体につき１分間ずつ行い、餌を食べたかどうかを確認する。

写真３．暗室内イ 学習の確認（ア） 水を張ったシャーレに学習したプラナリ
アを入れ、暗室に入れる。
（イ） シャーレを動かし、動いているプラナリ
アの進行方向に光が当たるようにし、プラ写真４．予備実験・学習確認の様子

ナリアが光を避けず光の下を通過するか観察した（写真４）。照度は 60 lx で学習させた個体は 60 lx、95 lx で学習させた個体は 95 lx、40 lx で学習させたプラナリ
アは 40 lx で学習確認を行った。光の下をまっすぐ通過したプラナリアを、学習確認ができた個体とした。
ウ 学習達成の確認
学習確認が成功したプラナリアを、その日のうちに再び、アの光を利用した学習同様の実験を行う。照度は 60 lx で学習させた個体は 60 lx、95 lx で学習させた個体は 95lx、40 lx で学習させたプラナリアは 40 lx で学習確認を行う。餌を食べた個体を学習達成した個体とする。
（３） 実験３【学習達成したプラナリアを移植する実験】
ア クローンのプラナリアの作成
学習実験をしておらず、負の光走性が確認できたプラナリアを腹部で二等分し、上半身(頭を含む側)と下半身（尾を含む側）に分ける。切断した個体をそれぞれ再生させる。
上半身から再生した個体だけを学習に使う。
イ 切断
学習達成したプラナリアと、実験３のア．クローンのプラナリアの作成で下半身から再生したプラナリアのクローンをメスで切断する。
ウ 移植
切断した部位を実験１の 20％エタノールを麻酔に用いる方法で移植する。

エ 記憶の確認
実験２のイ．学習の確認の方法で、光を使って記憶を確かめる。
３ 結果（１） 実験１【移植実験】
エタノールで麻酔したプラナリアを切断し、表１のように組み合わせると接合した。切断した部位は写真１で示した。咽頭部分は移植が成功しなかった。
移植して再生後、頭側にある部分を部位１、尾側にある部分を部位２とした（写真５）。
移植に成功したプラナリアは全て一日で接合した（写真６）。

β頭
部位１ 部位２

写真５．部位１・部位２の位置

写真６．部位１・頭と部位２・β（２） 実験２【プラナリアの学習】
ア 光を利用した学習の結果は、光の下で餌を食べた個体を○、光に近づいた個体を△、光に近づかない個体を×とした（表１）。
表１．光を利用した学習の結果
60 lxの場合

95 lxの場合

学習実験の個体番号

判別

学習実験の〇

△×

実験回数

判別〇△×

実験回数

個体番号

141192460125224317105636191682016184112490156564

14241051121861045合計

8351621100101040 lxの場合

1200101013018914

22591160612

1500

5512（移植前）

20131600

5520

401517005521

4048180044

22102319

10341a002

200221314

学習実験の個体番号

判別〇△×

実験回数

2000442a2500553a00222600224a0022

合計26121381765a10126a0022

合計180254360 lx、40 lx で実験を行った個体は、光の下を直進して通り抜ける行動がみられるようになった。レバーが無くても方向転換し、光の下に向かっていく行動をしたプラナリアは一匹のみ確認できた。
学習実験で餌を食べたプラナリアの割合は、95 lx で 13％、60 lx で 15％、40 lx で 42％となり、40 lx が最も高い割合で学習ができた。
95 lx では８月５日から９月 25 日まで実験をしたが、60 lx や 40 lx のような学習は見られなかった。学習にかかる時間は個体によって大きな差がある。
イ 学習確認の結果は、光の下をまっすぐ通過した個体を○、光の下に入るが進行方向変えた個体（通り抜けない）を△、光を避けて進行方向を変えた個体を×とした（表２）。
表２．光を用いた学習確認の結果
60 lxの場合

95 lxの場合

確認実験の個体番号

判別〇△

確認実験の×

実験回数
個体番号

判別〇

△×

実験回数

18041260110216052170123382112151130124100190033510331610231015

1170310合計

463747128021040 lxの場合

130189140279150000

116151216000012（移植前）21031700002040151810012171191910012200442000111a00332500002a10232600003a0022

合計

5273594

4a00225a00226a0022

合計

2032447

確認実験の

個体番号

判別

〇

△×

実験回数

光を利用した学習が成功し光の中の餌を食べるようになったプラナリアは、学習確認が必ずしも成功する訳ではなかった。
表３．学習達成の結果
60 lx の場合

40 lx の場合

個体番号 学習開始日

確認実験回数

学習達成日

個体番号 学習開始日 確認実験回数 学習達成日

2

8月5日

219月28日

1210月16日

310月22日

48月5日

18月11日2010月16日

510月29日

58月5日

169月11日

2110月27日

911月11日

149月9日99月26日

19

9月17日

1

9月26日

60 lx の実験では、光の下を直進して通過し、その日のうちに光の中で餌を食べる行動が５匹（個体番号：２・４・５・14・19）、40 lx では３匹（個体番号：12・20・21）のプラナリアで見られた（表３）。

（３） 実験３ 【学習達成したプラナリアを移植する実験】
８匹（60 lx、個体番号：２・４・５・14・19、40 lx、個体番号：12・20・21）の学習達成したプラナリアで、そのプラナリアの頭が部位１、学習させていないクローンのプラナリアの尾が部位２になるように、頭と尾の移植を試行した。６匹は接合できず、１匹は溶解してしまった。しかし、１匹（個体番号 12）は成功し、学習確認は７日間確認できた（表４）。
表４．学習達成し、移植が完了したプラナリア（個体番号 12）の確認実験結果(40 lx)
確認実験日

確認実験結果10月23日 学習が確認できた

光の中に入ったが進行方向を曲げた

10月27日 学習が確認できた

光の中を直進した

10月29日 学習が確認できた

光の中に入ったが進行方向を曲げた

10月30日 学習が確認できなかった

光を避けて進行方向を曲げた

11月10日 学習が確認できなかった

光を避けて進行方向を曲げた

11月11日 学習が確認できなかった

光を避けて進行方向を曲げた

７日間

４ 結論
プラナリアに光を利用した学習をさせ、光の下を直進して通過する行動を観察できた。95 lx や 60lx よりも 40 lx での学習の方が、効率が良い事が判明した。学習した個体の行動の共通点から、より短期間で多くの学習達成個体を得ることができる学習達成条件を設定できた。プラナリアの学習には大きな個体差があることも分かった。
切断・再生・移植実験によって飼育期間が長くなり、プラナリアが小さくなってしまった。この小さくなった個体を移植することは困難であった。私たちは、短期間で学習達成した大きなプラナリアを使うことが、移植の成功につながると考えている。
私たちは、学習した個体と学習させていないクローンの移植に成功し、学習の記憶を７日間確認できた。移植で記憶が継承されることは分かったが、学習達成後移植が成功した個体は１匹のみだった
ため、記憶の継承の仕組みについての確実な結論は得られなかった。今後、より効率の良い実験方法で実験を行い、より多くの学習達成をした個体を作ることで、プラナリアの移植と記憶の継承の関係を検証していきたい。
５ 参考文献・石原侑里子、「プラナリアの再生時における位置情報と記憶の継承実験 4」平成 27 年度千葉県児童生徒・教職員科学作品展 優良賞
・石原勝敏・山上健次郎、「図説教材生物」(ｐ202～207)、共立出版、1986．
・草山太一・渡辺茂「プラナリア(Dugesia japonica)における薬物投与法の開発―ウレタン投与の効果―」、1999．
・小林正直・安田航・伊藤大幹・杉浦福丸・仙名大輝・渡邉雄介、静岡県立富士高等学校自然科学部
生物班「切断後のプラナリアにおける記憶の持続システム」平成 30 年度静岡県学生科学賞県科学振興委員会賞、2018.
・「プラナリアの負の走性と寿命」、2015．
・谷口詩音・谷井朋奈・丸山詩織・村井美月、「プラナリアの記憶」平成 29 年度富山東高等学校課題
研究 自然科学コース
・富川光・鳥越健治、「外来種アメリカナミウズムシ(扁形動物門三岐腸目)の広島県からの初記録」、
2011．