デビッド・クルーズ
アメリカの動物学者
デビッド・クルーズ
生まれる
デビッド・パフォード・クルーズ

フロリダ州ジャクソンビル、米国
母校メリーランド大学、ラトガース大学
知られている動物行動、生殖行動、性分化、神経内分泌学、トランスレーショナルエピジェネティクス
科学者としてのキャリア
フィールド心理学、動物学、動物行動学
機関テキサス大学オースティン校
博士課程の指導教員ダニエル・S・レーマン、ジェイ・S・ローゼンブラット

デビッド・パフォード・クルーズは、テキサス大学オースティン校のアシュベル・スミス動物学・心理学教授です。性行動と分化の進化、神経可塑性および表現型の可塑性、内分泌攪乱物質が脳と行動に及ぼす役割など、生殖生物学の様々な分野における先駆者です。

バイオグラフィー

クルーズは1965年にメリーランド大学ミュンヘン・キャンパスに入学し、1967年にカレッジパーク・キャンパスに編入した。 [1] 1969年に心理学と社会学を専攻しBAを取得。夏の間、ウォルター・リード陸軍研究所実験心理学部の助手として働いた後、心理学の学位取得を目指す。[1] 1973年、クルーズはラトガース大学動物行動研究所にて国立精神衛生研究所博士課程前研修生としてダニエル・S・レーマンとジェイ・S・ローゼンブラット両氏の指導の下、精神生物学の博士号を取得した。

1975年までカリフォルニア大学バークレー校統合生物学部でポール・リヒトの指導の下、全米科学財団のポストドクター研究員を務めた。 [1]その後、ハーバード大学生物学部と心理学部の講師に任命された。1976年に助教授、1979年に准教授に昇進した。ハーバード大学在学中は比較動物学博物館の研究員も務めた。1982年、テキサス大学オースティン校動物学部（現統合生物学部）の教員となり、1998年に同校のアシュベル・スミス動物学・心理学教授となった。[1]

研究

性行動の起源

クルーズは、性行動の主たる機能、すなわち相互作用する個体（通常は雄と雌）の生殖生理を刺激し調整することは、最初の単細胞生物に由来し、したがって性転換の進化よりも古いと主張した。彼は性決定における組織性／デフォルト説に異議を唱え、それを脳の性分化にまで拡張し、祖先（雌）／派生（雄）パラダイムへの置き換えを主張した。この概念は、なぜ男性が女性に似ているのに対し、女性が男性に似ているのかといった疑問を生み出した。遺伝性疾患や精神疾患における性差に関する証拠が蓄積されるにつれ、この概念の有用性は明らかになりつつある。彼はまた、ステロイドホルモン受容体の進化と多様性の分野でも主要な役割を果たしてきた。[2] [3] [4]

赤いサイドのガーター

クルーズは、アカアシガータースネーク（T. s. parietalis ）の研究において、性行動、配偶子産生、ステロイドホルモン分泌は分離可能であるという重要な原理を発見した。これらのヘビは最北端の爬虫類であり、年間の大半を冬眠し、気温に反応して冬眠から目覚め、性行動を開始する。この種を用いた彼の研究は、性行動の活性化が性ステロイドホルモンとは独立して、春の気温上昇に依存している可能性があることを初めて実証した。この研究はまた、新しい種類のフェロモンの初めての単離、同定、合成にもつながった。[5]

鞭尾トカゲ

砂漠草原に生息するホイップテールトカゲ（A. uniparens）は、性行動の根底にある神経内分泌基質がどのように進化するかを直接研究する機会を提供した。この研究で、Crewsらは2つの有性生殖種の交配から生まれた単為生殖種を用いた。驚くべきことに、子孫種は雌のみで構成され、絶対単為生殖によって繁殖するにもかかわらず、個体は雌雄双方に典型的な性行動を示し続け、生殖周期を通して個々のホルモンプロファイルに応じて行動を交互に繰り返す。単為生殖種において雌が雄に典型的な行動をとることでどのような利益が得られるかはすぐには明らかではないが、Crewsらは、この行動がこれらのペアにおける両個体の繁殖を刺激するために重要であることを示した。[6]

クルーズ氏は、単性生殖を行う子孫とその有性生殖を行う祖先を比較することで、ホルモンと脳の制御機構がどのように進化するかを明らかにした。この研究は、新たなホルモンと脳の制御機構が新たな課題にどう対応するかの検討につながった。特に注目すべきは、単為生殖を行う雌が示す雄に典型的な性行動が、単為生殖を行う雌が産生しないアンドロゲンではなく、排卵後のプロゲステロンの急増によって制御されているという発見である。単為生殖を行うトカゲにおけるこの発見をきっかけに、クルーズ氏は遺伝子組み換えマウスやラットに研究を広げ、プロゲステロンは「雌に特異的な」ホルモンではなく、雄の性行動に重要な役割を果たしていることを実証した。実際、クルーズ氏は、雌でエストロゲンとプロゲステロンが相乗的に作用して性的受容性を促進するのと同様に、雄ではアンドロゲンとプロゲステロンが相乗的に作用して交尾行動を制御することを実証した。これらの発見は、男性の性行動におけるプロゲステロンの臨床的意義を示唆する最近の人間に関する研究に光を当てた。

温度依存的な性別決定

クルーズは、温度依存性性決定（TSD）の生理的および分子的基盤の解明を先導してきました。性決定は、進化がどのようにして同じ目的を達成するために異なるメカニズムを生み出してきたかを示すケーススタディです。多くの爬虫類では、子孫の性別は哺乳類のように遺伝子型ではなく、卵の孵化温度に依存します。1つの疑問は、温度という物理的刺激がどのようにして分子的および生理的刺激に変換され、個体の生殖腺の性別を決定するのかということです。クルーズは、孵化温度が哺乳類の生殖腺分化に影響を及ぼす遺伝子と相同性のある遺伝子群に作用することを実証しました。[7]この研究は、オスが「組織化された」性別でメスが「デフォルトの」性別であるという古典的な教義を覆すのに役立ちました。今日では、両方の性が組織化されていると認識されており、保存された遺伝子ネットワークの活性化がどのようにして2元的な反応（卵巣または精巣）につながるのかが次の疑問となります。

ヒョウモントカゲモドキ

彼は、表現型の可塑性、つまり環境が特定の遺伝子型とは異なる表現型を誘発するプロセスという比較的新しい分野（実際には再生）の先駆者である。性染色体を持たない種が両方の性の表現型を発達させるために必要な遺伝子をすべて持っていることを考慮すると、性の決定と性の分化のプロセスが表現型の可塑性の一形態を表していることが明らかになる。クルーは、ヒョウモントカゲモドキ（E. macularius）を動物モデルシステムとして使用し、胚発生の狭義の期間中の温度経験が成体生物の全体的な表現型にどのように影響するかを決定し、形態、成長、内分泌、神経活動、神経解剖学における個体間で観察される変動の多くを説明しました。[8] [9]一部の社会性的行動と脳の測定値は孵化温度に直接影響されますが、他の行動と測定値は孵化温度と生殖腺の性別の両方によって影響を受けます。

エピジェネティクス

クルーズは、遺伝子改変マウス間の行動差異が、出生後の環境によって誇張されたり、曖昧になったりする可能性があることを初めて実証した。例えば、マウスは様々な性比と遺伝子型の仔マウスから成長し、診断的行動特性の一部は、仔マウスの性比と遺伝子型比の相互作用によって生じる可能性がある。彼は性比と遺伝子型を変化させることで、診断的行動特性とその根底にある神経活動が、仔マウスの性比と遺伝子型比の相互作用によって生じることを示すことができた。[10]このような研究は、遺伝子改変動物モデルを用いる研究者が、表現型が出現する文脈を考慮する 必要性を浮き彫りにしている。

世代を超えたエピジェネティクス

クルーズは、ビンクロゾリン曝露によって引き起こされる世代を超えたエピジェネティックな変化が、最初の曝露から3世代離れたラット（F3）が同種の個体を認識し、反応する方法を変化させることを発見した[11] 。これは、内分泌かく乱化学物質（EDC）がエピゲノムの世代を超えた変化を促進し、それが性選択に影響を与え、ひいては個体群の生存能力や種の進化にも影響を及ぼす可能性があることを初めて実証した。この研究は、テキサス大学オースティン校の大学協同組合から2008年最優秀研究論文賞（Research Excellence Award for Best Research Paper）を受賞し[12] 、 Discover誌の「2007年トップ100科学ストーリー」にも選ばれた[13]。 クルーズはその後、社会行動、学習行動、不安関連行動、そしてそれらの基盤となる脳メカニズムの機能活動の領域へと研究を広げた。彼の最新の研究は、祖先のEDC曝露が、子孫が人生の課題、この場合は思春期に経験するストレスを認識し、反応する方法を変化させることを実証した。[14] [15] 具体的には、環境によって誘発されるエピジェネティックな世代間伝達が脳の発達とゲノム活動を変化させ、F3雄のストレス誘発行動反応を変化させることを明らかにしました。[16] [17]この最新の研究は、「エピジェ​​ネティックな変化と行動の相互作用に関する理解における重要な論文であり、パラダイムシフトである」と高く評価されています。[18]

クルーズは、環境エピジェネティクスの理論的側面も探求し、エピジェネティックな修飾の性質との重要な区別を明らかにした。文脈依存的なエピジェネティックな変化は、曝露の結果として起こる。このタイプの変化には、環境刺激への継続的な曝露が必要であることが定義要素である。例えば、エピジェネティックな修飾をもたらす環境要因は、単に持続し続けるだけかもしれない。食事、行動、または有毒な環境への曝露が何世代にもわたって続くと、エピジェネティックな修飾は各世代で現れる。このような環境誘導性のエピジェネティックな状態は、要因の除去または変更、異なる環境要因の追加、または汚染された場所からの移住によって元に戻すことができる。エピゲノムの変化が生殖細胞系列に組み込まれるときに、別の形のエピジェネティックな修飾が起こる可能性があり、クルーズはこのプロセスを生殖細胞系列依存的なエピジェネティックな変化と名付けた。このタイプでは、原因物質が存在しなくても、その影響は各世代で現れる。文脈依存的なエピジェネティックな修飾は、生殖細胞系列依存的なエピジェネティックな修飾とは根本的に異なる。どちらも「世代を超えて受け継がれる」特性を持つとされているが、後者（生殖細胞系列）の場合のみ、継続的な曝露や刺激がない場合でも、形質が次世代に受け継がれる。この研究は、「遺伝か経験か、先祖か後天か、あるいは生得か育成か」という古くからの問いに新たな視点をもたらし、健康管理戦略に新たな光を当てると期待される。[19]

環境問題

クルーズは、テキサス大学オースティン校薬学部のアンドレア・ゴアと共に、汚染された世界に生きるという現実を探求してきた。 [20]彼らは、人為的な化学物質汚染に対応するためには、生まれつきの性質と育ちのつながりを再定義する必要があることを示した。この世界的な変化を認識し受け入れるには、その結果として生じた適応の種類を考慮する必要がある。さらに、彼らは、汚染が広範囲に及んでおり、地球規模で改善することはできないことを認識し、環境汚染研究に関わる様々な分野を統合する分野における根本的な転換を提唱した。したがって、生物学的組織の各レベルにおける因果メカニズムと関連プロセスの機能的結果がどのように機能するかを明確に解明し、同時に各レベル間の関係性を明らかにする、統合的かつ学際的な研究に、より多くの努力を注ぐ必要がある。この論文は多くの反響を呼び、現在では汚染された世界における進化の問題にまで分析が及んでいる。[21]ここで彼らは、個々の生物と集団の進化の両方のレベルでのエピジェネティックな結果がどのようにして「新しい種」を生み出したのかについて議論しています。

クルーズは、カメやヤモリの卵にエストロゲンを投与すると、性別分布がメスに偏るという発見に基づき、1992年に爬虫類保全国際協会（Reptile Conservation International）を設立しました。 [22]この発見により、絶滅危惧種の爬虫類3種の繁殖メスの数を増やすことができました。[22]

教育への影響

クルーズは科学と自然理解に大きな影響を与えてきました。生物学、心理学、生態学、進化論、神経科学の入門書は、様々な原理を説明するために彼の研究を用いており、高校の教科書レベルにも浸透しています。彼の研究は映画やテレビ番組でも頻繁に取り上げられ、科学哲学に関する多くの論文やテキスト（例えば、グレッグ・マイヤーズ著『Writing Biology』）にも取り上げられています。最後に、彼は学部生の研究指導においても重要な役割を果たし、その多くが医学研究者や様々な学術的キャリアへと進んでいます。これは主に、彼自身が立ち上げたプログラムである学部生生物医学研修プログラムを通じて行われ、ハーバード大学在学中に開始され、今日までテキサス大学オースティン校で継続されています。[23]このプログラムは54名以上の卒業生を輩出しており、その多くが現在も研究者として活躍しています。また、学生が著者（多くの場合、第一著者）となった80本以上のオリジナル論文が発表されています。

栄誉と賞

  • ダニエル・S・レーマン生涯功労賞、行動神経内分泌学会（2012年）
  • テキサス大学オースティン校、大学協同組合協会2008年度最優秀研究論文賞受賞（2008年）
  • アメリカ心理学会第6部会フェロー（2001年）
  • アメリカ芸術科学アカデミー会員（1996年）
  • アメリカ心理学会フェロー（1991年）
  • アメリカ心理学会心理学への初期貢献に対する優秀科学賞（1979年）
  • NIMHメリット賞（1989年）
  • NIMH研究科学者賞（1987-1998）
  • NIMH研究科学者育成賞（1977-1987）
  • ハワード・A・バーン比較内分泌学特別講演、統合比較生物学会比較内分泌学部門（2017年）
  • アメリカ心理学会第6部（行動神経科学および比較心理学会）DOヘブ優秀科学貢献賞（2016年）
  • ジョージ・C・ウィーラー特別講演、ノースダコタ大学（2015年）
  • エルゼビア基調講演者、行動神経内分泌学会
  • 動物行動統合研究センター模範賞（2015年）
  • チャールズ・H・ソーヤー特別講演、UCLA（2014年）

選定された出版物

クルーズは400本以上の論文を発表しており[24] 、そのうち5本はネイチャー誌、9本はサイエンス誌、8本は米国科学アカデミー紀要、4本はサイエンティフィック・アメリカン誌に掲載されている。また4冊の書籍を編集している。

  • クルーズ、デイビッド (1979). 「トカゲの行動におけるホルモン制御」. Scientific American . 241 (2): 180–187 . Bibcode :1979SciAm.241b.180C. doi :10.1038/scientificamerican0879-180. PMID  493916.
  • クルーズ、デイビッド；ガーストカ、ウィリアム・R. (1982). 「ガータースネークの生態生理学」. Scientific American . 247 (5): 158– 168. Bibcode :1982SciAm.247e.158C. doi :10.1038/scientificamerican1182-158.
  • クルーズ、デイビッド (1987). 「単性生殖トカゲの求愛行動：脳進化モデル」. Scientific American . 257 (6): 116– 121. Bibcode :1987SciAm.257f.116C. doi :10.1038/scientificamerican1287-116.
  • クルーズ、デイビッド；ムーア、マイケル・C. (1986). 「交尾行動を制御するメカニズムの進化」. Science . 231 (4734): 121– 125. Bibcode :1986Sci...231..121C. doi :10.1126/science.3941893. PMID  : 3941893.
  • クルーズ、デイビッド (1994). 「動物のセクシュアリティ」. Scientific American . 270 (1): 108– 114. Bibcode :1994SciAm.270a.108C. doi :10.1038/scientificamerican0194-108. PMID  8284656.
  • クルーズ、デイビッド；ゴア、アンドレア・C. (2011). 「生命の痕跡：汚染された世界に生きる」.環境保健展望. 119 (9): 1208– 1210. doi :10.1289/ehp.1103451. PMC 3230404.  PMID 21571618  .
  • クルーズ、デイビッド；ゴア、アンドレア・C. (2012). 「エピジェ​​ネティック合成：汚染された世界における進化のための新たなパラダイムの必要性」F1000 Biology Reports . 4 : 18. doi : 10.3410/B4-18 . PMC  3434969 . PMID  22991583.
  • クルーズラボのウェブサイト
  • クルーズ統合生物学
  • 爬虫類保護国際協会

参考文献

  1. ^ abcd 「David Crews Curriculum Vitae」. The Reproductive Biology Laboratory of David Crews . The University of Texas at Austin . 2016年4月18日閲覧。
  2. ^ クルーズ、デイビッド (1979). 「トカゲの行動におけるホルモン制御」. Scientific American . 241 (2): 180– 187. Bibcode :1979SciAm.241b.180C. doi :10.1038/scientificamerican0879-180. PMID  493916.
  3. ^ クルーズ、デイビッド；ムーア、マイケル・C. (1986). 「交尾行動を制御するメカニズムの進化」. Science . 231 (4734): 121– 125. Bibcode :1986Sci...231..121C. doi :10.1126/science.3941893. PMID  : 3941893.
  4. ^ クルーズ、デイビッド (1994). 「動物のセクシュアリティ」. Scientific American . 270 (1): 108– 114. Bibcode :1994SciAm.270a.108C. doi :10.1038/scientificamerican0194-108. PMID  8284656.
  5. ^ クルーズ, デイビッド; ガーストカ, ウィリアム R. (1982). 「ガータースネークの生態生理学」. Scientific American . 247 (5): 158– 168. Bibcode :1982SciAm.247e.158C. doi :10.1038/scientificamerican1182-158.
  6. ^ クルーズ、デイビッド (1987). 「単性トカゲの求愛行動：脳進化モデル」. Scientific American . 257 (6): 116– 121. Bibcode :1987SciAm.257f.116C. doi :10.1038/scientificamerican1287-116.
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  8. ^ Gutzke, William H.; Crews, David (1988). 「爬虫類における成体における性行動は胎生期体温によって決定される」. Nature . 332 (6167): 832– 834. Bibcode :1988Natur.332..832G. doi :10.1038/332832a0. PMID :  3357551. S2CID:  4355596.
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  10. ^ クルーズ、デイビッド；ラッシュワース、デイビッド；ゴンザレス＝リマ、フランシスコ；小川、園子 (2009). 「成体ノックアウトマウスの行動と脳代謝活動に対する敷料環境の影響」．行動 神経科学のフロンティア．3 : 12．doi : 10.3389 / neuro.08.012.2009．PMC 2730751．PMID 19707539． 
  11. ^ クルーズ, デイビッド; ゴア, アンドレア C.; スー, ティモシー S.; ダングルベン, ナイジェルマ L.; スピネッタ, マイケル; シャラート, ティモシー; アンウェイ, マシュー D.; スキナー, マイケル K. (2007). 「配偶者選好における世代を超えたエピジェネティックな痕跡」. PNAS . 104 (14): 5942– 5946. Bibcode :2007PNAS..104.5942C. doi : 10.1073/pnas.0610410104 . PMC 1851596. PMID  17389367 . 
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  24. ^ 「寄稿者：デビッド・クルーズ」ハフポスト。 2023年8月22日閲覧。
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