深海微生物の遺伝子を調べる
━━ ゲノム解析は、具体的にどのように行ったのでしょうか?そして、何がわかったのですか?
簡単に説明すると、ゲノム解析とは遺伝子を構成している「塩基」の配列を読み、そこから作られるタンパク質が何かを決定していくことです。そのタンパク質が持つ機能を調べていくことで、生物の設計図が見えてくるんですよ。
まずは、どのような生物かを知るために、深海で採集した微生物を実験室で培養するところから始めました。微生物を培養するには、彼らが増殖しやすい環境をつくることが必要です。その環境を「培地」といいます。この培地を作るのが大変で、とても苦労しました。ラーメン屋さんのスープのように熟練の技なんです(笑)。かなり手間暇をかけて、じっくり煮込んだスープみたいなのを作ってあげると彼らは喜んで増えてくれます。
培養してみてわかったことは、深海の微生物とヘリコバクターやカンピロバクターは全く異なるエネルギー代謝をするということでした。これらの病原菌は、人間と同じように他の生物に由来する有機物を食べてエネルギーを作り出すのに対して、深海の微生物は植物のように自分でエネルギーを作り出していました。
また、病原菌と深海の微生物が大きく違う点は、そもそも深海の微生物には病原性がない、ということです。ヘリコバクターなどの病原性は先祖代々のものではなく、他の生物に由来する遺伝子によって担われているものなんですよ。微生物の場合、「水平伝播※4」といって、違う生物同士で遺伝子をやりとりできるんです。それによって病原性を得たと考えられていますね。
このように、培養した段階では両者は全く異なっていました。だからゲノム解析をしても、ほとんど関わりがないのか、もしくはヘリコバクターかカンピロバクターのどちらか一方だけに共通部分があるくらいかな、と思っていたんです。しかし実際にゲノムを解析してみると、深海の微生物は見事に両方の病原菌と共通部分を持っていました。しかも2つの病原菌に特徴的な共通部分と一部かぶっていました。この時、「オチがついた!」って思いましたね。
━━ 深海の微生物から人間の病原菌まではどのように進化したのですか?
どのように進化したのかというのは、まだわかっていません。だから、そこをこれから函館で研究するんです。実は自分の中でかなり目星はついていて、北海道大学でさかんに研究が行われている、私たちが食べている水産資源生物が関係しているのではないかと考えています。水産資源となる生物とイプシロンプロテオバクテリアが共生※5していることが徐々にわかってきているので、研究するのがとても楽しみですね。
現在、病原菌が生きているメカニズムはかなり研究が進んで解明されています。それに対して、祖先にあたるような生物はどうかということを、病原菌でわかったことを切り口にして調べていこうと思っています。どれくらい似ていて、どこから違うかを調べてべていけば、進化の過程でどこが水平伝播のように他の生物からもらった遺伝子なのかハッキリしますよね。すると、他の遺伝子は先祖代々から受け継がれている、つまり深海からヒトの体の中まで伝わってきているということがわかるんです。
進化のなぞを解くカギは「糖鎖」?
━━ 進化の過程を調べる際に、ゲノム以外で注目しているものはありますか?
はい、「糖鎖」に注目しています。糖鎖はタンパク質や脂質にくっついている生体分子で、共生や病原性に非常に関わっています。人の糖鎖に関しては、北海道大学先端生命科学研究院の西村紳一郎教授の研究が有名です。西村教授は、がんになると血液中の糖鎖が変わるので、糖鎖をがんの診断マーカー※6に使えるのでは、と考えています。こうした研究も含めて、糖鎖は今最もホットな分野の一つなんです。ただ、進化と糖鎖を関連づけるような研究は、まだ全然進んでいないのが現状です。
また、糖鎖は細胞と細胞をつなぐ「情報分子」と言われています。生態系や共生は細胞と細胞、生物と生物が寄り集まってシステムを作っているのですが、それを構成している因子として糖鎖が関わってくるのはあり得ることだなと思います。ゲノムを調べた時にわかったことですが、イプシロンプロテオバクテリアは面白い糖鎖の遺伝子を持っていて、進化の過程を調べる上での切り口になるかな、と。微生物のくせに、まるで高等生物※7のような遺伝子を持っているんですね。
共生は、ある意味で生物と生物のだまし合いです。自分の存在をほかの生物に知られてしまうと、体の中に潜り込もうとした時に免疫系などによって食べられてしまう。深海の微生物のように高等な糖鎖を持っていれば、高等生物に対して「高等生物ですよ」「異物じゃないですよ」と装うことができるかもしれない。それによって彼らは体に忍び込んで生きてきたのではないかなと考えています。これが、今考えているオチの一つですね。
※4 水平伝播
他の種類の生物に、遺伝子が入りこむこと。Wikipedia:遺伝子の水平伝播![]()
※5 共生
複数種の生物が相互関係を持ちながら共に生活すること。Yahoo!百科事典:共生![]()
※6 診断マーカー
病気を診断するために使う、体の中の物質のこと。
※7 高等生物
より進化した生物。単細胞生物など下等生物に対する語。


