敵か味方か？物議を醸すヒト腸内細菌の進化が研究で明らかに

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敵か味方か？物議を醸すヒト腸内細菌の進化が研究で明らかに
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2023年 7月 14日
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生物学

進化
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細胞・微生物学
編集者ノート
敵か味方か？論争の的になっているヒト腸内細菌の進化が研究で明らかに
ジリアン・ラザフォード（アルバータ大学

図解抄録。Credit: Current Biology (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.05.025
ブラストシスチスは、私たちの腸内に存在する最も一般的な微生物のひとつであるが、ヒトの健康におけるその役割はあまり理解されていない。ブラストシスチスの感染は、下痢、吐き気、体重減少、疲労を引き起こすが、この微生物が存在することは腸が健康であることの証であるとも考えられている。
「地球上の6人に1人がこの微生物に感染している。おそらく、この菌がどのように働くのかを知るべきでしょう」と、ブラストシスチスの進化生物学を明らかにしようとする『カレント・バイオロジー』誌に掲載された新しい研究の共同責任者であり、医学部・歯学部の感染症学教授であるジョエル・ダックスは言う。
「私たちは、腸内細菌叢がヒトの健康の驚異的な調節因子であることを理解しています。腸内細菌叢が健康であれば、腸内細菌叢は人間の健康を守ってくれるように思えますが、腸内細菌叢が異常であれば、腸内細菌叢はあらゆる問題を引き起こすのです」と、理学部生物科学科の非常勤教授でもあるダックスは言う。
ダックスは、英国ケント大学バイオサイエンス学部分子進化寄生虫学研究室のアナスタシオス・ツァウシス主任研究員とともに国際的な研究チームを率いて、ブラストシスチスがどのように、そしてなぜ、我々の腸内の酸素のない環境で繁栄しようとする進化の道をたどっているのかを解明しようとした。
「寄生虫は皆、このような過程を経ているのです。ですから、寄生虫を歴史家のように個別に研究することで、共通点があるかどうかを理解することができるのです」とダックスは説明する。「より大きな力とは何か？どのようにしてシフトが起こるのか？細胞やゲノムに何が起こるのか？
「寄生虫が興味深いのは、人間の健康にとって重要だからである。
重要かつ奇妙
ブラストシスチスは真核生物、つまり人間の体や植物に見られるような核を持つ細胞である。藻類や昆布、アイルランドのジャガイモ飢饉の原因となった水カビPhytophthora infestansを含む生物のグループであるStramenopilaの一員である。ストラメノピラは、鞭毛に特殊な毛のような構造を持つ生物の子孫である。顕微鏡で見るとテニスボールのように見える。ブラストシスチスは感染した糞便や汚染された水との接触によって人から人へと感染する。
ブラストシスチスの進化を研究するため、研究チームは、爬虫類の腸内に生息し、ストラメノピラグループの細胞学的特徴の多くをまだ持っている、非常に近縁のプロテロモナス・ラセルタエと比較した。
例えば、これまで鞭毛をつかさどる遺伝子は3つしか提案されていなかった。研究チームは、近縁の2つの微生物の遺伝子配列を比較することで、役割を果たす可能性のある遺伝子を40近く特定した。今後の研究では、これらの遺伝子を1つずつ不活性化することで絞り込んでいくことができる。
「地球上の酸素生産の約30％を担っている珪藻類や、現在も深刻な農作物病原菌である真菌類など、世界的に大きな影響を及ぼしているこれらの生物の基本的な構造について、調査の道を開くことができました」とダックスは言う。
一般的に、ブラストシスチスはヒトの腸内に生息するように特化したため、プロテロモナスラセルタエとの共通祖先から多くの遺伝子を失っていることがわかった。また、ペルオキシソーム（代謝に関わる細胞の一部）という機能も、両微生物の共通祖先から失われたと考えられていた。
予想通り、研究チームはブラストシスチスにペルオキシソームの痕跡を発見しなかった。しかし、ペルオキシソームを検査する抗体を開発することで、P. lacertaeにペルオキシソームの痕跡を発見した。しかし、抗体を開発することで、P. lacertaeのペルオキシソームの痕跡を発見したのである。
「私たちが知る限り、このオルガネラはこれまで報告された中で最も縮小した形です。「これは、退化的進化の過程におけるミッシングリンクのように見えます。今問題になっているのは、似たようなことを示す生物が他にもいるかどうかということです」。
学ぶべきことはまだある
研究チームはまた、2つの微生物の膜輸送システムにおける進化的変化の新たな証拠を発見した。これはダックスの研究室の専門分野であり、ダックスはこの新情報が、ブラストシスチスがどのようにしてヒト宿主から物質を取り込むのかを理解する助けになるかもしれないと示唆している。
ダックス氏は、ブラストシスチスとその人体への影響について、まだ多くのことが解明されていないと指摘する。現在、少なくとも12の亜型がヒトで同定されている。
「そのうちのいくつかは人々を病気にし、いくつかはそうでない可能性があります。「もうひとつの可能性は、ある条件下では問題ないが、環境にストレスを与えると、それが病気を引き起こすということだ。
この影響は、海のサンゴに起こることとよく似ている。海水温が上昇し、藻類に変化が起こるまでは、共生藻類はサンゴにとって健全であり、その結果サンゴは白化し、最終的には死滅する、とダックスは説明する。
詳細はこちら： Kristína Záhonová et al, 超繁殖腸内微生物Blastocystisにおける細胞還元性と嫌気性の進化的解析, Current Biology (2023). DOI: 10.1016/j.cub.2023.05.025
ジャーナル情報 カレントバイオロジー
提供：アルバータ大学

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