極海域で生き残る海虫を助ける、不凍液のような働きをするタンパク質を生成する細菌が発見される

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極海域で生き残る海虫を助ける、不凍液のような働きをするタンパク質を生成する細菌が発見される

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2024年 6月 25日
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バクテリアは不凍剤のような働きをするタンパク質を産生し、極海域での海虫の生存を助けることが判明
ボブ・イルカ（Bob Yirka）著 Phys.org
レポート
南極の風景（ロス海）。Credit: Marco Lo Martire, used with permission.
イタリアの複数の機関に所属する海洋生物学者の研究チームは、不凍タンパク質に似たタンパク質を産生する共生バクテリアのおかげで、一部の海洋ミミズが冷たい極海域で生き延びることができることを発見した。
Science Advances誌に掲載されたこの研究では、研究チームは南極の3つの沿岸地域に赴き、海虫を含む堆積物サンプルを採取し、研究のために研究室に持ち帰った。
これまでの研究で、アイスフィッシュのような一部の海洋生物は、冷たい水中で凍結しないように不凍タンパク質に似た性質を持つタンパク質を生成することがわかっている。また、先行研究では、このような適応を持たない他の生物は、どうにか生き延びることができることも示されている。
この新しい研究で研究チームは、これらの種の一部は、タンパク質を生産する微生物の助けを借りているのではないかと考えた。その可能性を探るため、研究チームは南極の3つの沿岸地域、ロス海沿岸を訪れ、複数種の海虫類が生息しているはずの海洋堆積物を採取した。
南極でのサンプリング活動。Credit: Marco Lo Martire, used with permission.
そのうちの2種は動物の死骸を餌として生存することが知られており、3種は捕食者であった。彼らはまた、サンプルが採取された場所の水温が平均して氷点下1度であることにも注目した。
解剖の結果、研究チームはMeiothermus silvanusとAnoxybacillus flavithermusに関連する2種類の酵素タンパク質を特定し、液体の凝固点を下げる物質であるプロリンとグリコールを生成することがわかった。また、いずれのタンパク質もミミズが直接生成していないことも判明した。
南極の無脊椎動物コレクション。Credit: Michael Tangherlini, used with permission.
次に研究チームは、ミミズの体内にどのようなバクテリアが生息している可能性があるのかを調べるため、ミミズのDNA分析を行った。その結果、ミミズの体内で発見されたタイプの凍結保護タンパク質を産生することが知られている2属のバクテリアを発見した。
この発見は、ミミズとバクテリアが共生的な系統関係を形成していたことを示している。バクテリアはミミズの中に住処と食料源を得て、ミミズは凍死を免れたのである。
詳細はこちら： Emanuela Buschi et al, Resistance to freezing conditions of endemic Antarctic polychaetes is enhanced by cryoprotective proteins produced by their microbiome, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk9117
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