あなたの体に住む最も重要な20種を明らかにする

あなたの体に住む最も重要な20種を明らかにする

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写真：Sydney シドニー メールを送る20200 834 9分 読む
あなたの体に住む、最も重要な20の生物種が明らかに
あなたの体には何が住んでいるのでしょうか？それは、とてもシンプルな問いです。しかし、歴史の大半を占めるこの問いに、これまで答えることはできませんでした。ここ数年で、ようやく、あなたが生きていくために依存している生物、文字通りあなたの細胞の大部分を構成する生物、あなたが朝食を作り、車を運転し、シャワーを浴び、その他何かをするときに引きずり回されている生物の姿が明らかになり始めたのです。顕微鏡ではなく、遺伝子のレンズを通して見る、あいまいな絵ですが、それでも、私たちがこれまでに得た最高のものです。

私たちは一体何を見ているのでしょうか。まず、どの種が一般的で、どの種が希少であるかということです。技術に裏打ちされたこのシンプルなデータは、一種のブレークスルーといえるでしょう。1800年代に熱帯地方の探検家たちが遭遇したような、新しい土地への第一歩を踏み出したのである。

ここで私は、アマゾンに数十年間滞在した探検家・科学者のヘンリー・ウォルター・ベイツを思い出します。ベイツはアマゾンで14,000種の動物を発見し、そのうち9,000種は科学的に新しいものであった。ベイツは、鳥やハチ、特に甲虫についてヨーロッパの同僚に手紙を書いた。未知の生物がいたるところに存在し、食べ、交わり、自分に呼びかけ、それぞれの道をさらに導いてくれると信じるようになったのだ。

今、あなたの体を、私たちの体を明らかにしている探索者たちは、ベイツとは表面的に異なっている。彼らは白衣を着ている。彼らは外に出る必要はない。彼らは羽ばたきやエリトラのきらめきではなく、トイレットペーパーについた糞のサンプルを封筒に詰めて研究室に送り、処理させるという華やかな仕事をする。ある男の糞は、別の男の珍しい蝶と言われるように、ある男の糞は、別の男の珍しい蝶である。しかし、そのようなサンプルを通じて、我々の腸の荒野が発見され始めているのは事実である。

最近、The American Gut project（私も共同研究者です）が、1268人の腸内細菌を採取した結果を明らかにしました。 これは、私が知る限り、ヒトマイクロバイオームプロジェクトそのものよりもはるかに大規模な、これまでで最大のヒトマイクロバイオーム研究である。どの種が多く、どの種が少ないかなど、アメリカ中の腸で起きているさまざまな現象（そしてできれば、その理由も）を知るための窓を提供してくれることでしょう。科学者たちはジャングルから戻り、その成果を発表した。このことは、その活動から遠く離れた私たち、内なるジャングルの彼方からの手紙を待っている私たちには、どのように映るのだろうか。教えてあげよう。ロブ・ナイトの研究室の大学院生、アダム・ロビンス＝ピアンカが、私にメールを送ってきた。ベイツのアマゾンについての手紙に相当する彼の言葉は、より現代的な、"遅くなってごめんなさい。ほら、これだよ」。私は、"クール "と返事をしたと思います。この際、ベイツの時代を懐かしんでもよさそうだ。

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話は微生物に戻ります。メールに書かれていたのは、人間の腸内で発見された細菌種のリストで、有益な細菌（少なくとも種単位では、そうでないと証明されるまでは有益と考えた方がよい細菌）であった。合計で1000種強、私が予想していたよりも少ない種数でしたが、それでも例えばアメリカ大陸の哺乳類の種数よりも多い種数でした。これらの種について、アダムは2種類の共通性、すなわち1268人のうち何人から見つかったか、また、それらの人の中にいる場合、その相対的な豊富さ（詳しい人は、その種が読み込まれる割合）の粗い指標を集計してくれた。別の場所で述べたように、別の生息地であるヘソクリについて考えると、この種の共通性は、熱帯雨林やその他のマクロな生態系で考えられるものと関連しています。私たちが日常的に経験するマクロな生態系では、頻度が高く、存在すれば豊富な種が、生態系プロセスにおいて不釣り合いな役割を果たす。例えば、木であれば多くの葉を作り、シロアリであれば多くの物質を分解し、アリであれば多くのシロアリを食べる。同じことが、バクテリアにも当てはまると考えるのが妥当だろう。私たちの皮膚や腸の中にいる最も一般的なバクテリアであれば、私たちに利益をもたらしたり、犠牲を払ったり、何らかの結果をもたらす可能性が最も高いということになります。希少種が重要であることを否定することはできません。確かにそうです。例えば、最初は珍しい病原体が、致命的な結果をもたらすことがある。しかし、私たちは、一般的な種が重要であることを知っています。もし、一般的で頻繁に見られる種であれば、私たちのほとんどすべてにとって重要であり、私たち全員が知っている種であるはずです。しかし、彼らはそうではありません。

頻度の高い微生物
図1. これらのデータを見て最初に分かることは、多くの人に見られる種（上のパネルの右側）は、存在するときに豊富な種（Y軸の値が高い）と同じ傾向にあるということです。つまり、いくつかの興味深い例外を除いて、腸には真のオリガルヒが存在し、人間の腸を支配する種、地球上で最もありふれた種、あなたがこれまで入ってきたすべての部屋に何兆個もある種、あなたがそれらを持ち込んでいるから、であることは間違いないでしょう。

アメリカの腸のデータで明らかになったように、人間の腸の中で最も多い細菌は、バクテロイデス属（バクテロイデス科）の棒状の種である。ほぼすべての成人に出現しています。この細菌は腸内で最もよく研究されている種の一つですが、現実的な計算では、ガラパゴス諸島の希少な鳥類よりも知られていないのです。ただ、わかっているのは、この種が腸内に豊富に存在する場合、腸内のホワイトオークとなる、ということである。そして、豊富な場合、この微小なオークは毎日あなたに利益をもたらします。逆に、この種が少ないところでは、肥満、炎症、下痢などの問題が発生するようです。つまり、少女を街から連れ出すことはできても、少女からバクテロイデスを連れ出してはいけないのです。

(バクテロイデスの仲間には、寿司海苔を消化する能力など、超能力を持つものも少なくない（今のところ日本人の腸内にしかいないバクテロイデスから発見された能力）。他の菌にはどんな特技があるのだろうか？）

バクテロイデスは基本的にすべての人に共通しているが、バクテロイデスと同類のプレボテラという種は、アメリカの腸内サンプルで7番目に多い種であり、ベジタリアンではより一般的となる。 一方、近縁種のパラバクテロイデスも非常によく見られるが、我々が知っているのは、近縁種から推測されるその生物学的性質だけである。 "パラバクテロイデスがバクテロイデスに似ているとすれば "と文章が始まるので、似ているのだろう。しかしまた、誰かがあなたとあなたの親族について同じ主張をするときと同じように、そのような主張が常に正しいとは限らないのです。

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腸内で2番目に多い細菌種は、自分自身を採取した1200人のうち、100人を除くすべての人に見られるが、まだ名前がない。この細菌が属する属もわかっていない。わかっているのは、この細菌が非常にありふれたもので、ルミノコッカス科の一員であるということだけである。そう、人間の腸内で2番目によく見られる種は、名前のついた属にさえ対応していないのである。そう、この種は、名前はないけれども、おそらくあなたの生命とライフスタイルを支えているのです。そう、この種に名前をつけ、よりよく理解することはとても重要だと思われるが、まだ誰もそれに取り掛かっていない。しばらくは誰も手をつけないだろう。新しい土地では、そういう現実がある。地図製作者は、未開の地、つまり大陸の内側の丘や谷の大きさに比べればわずかである。

同じ科のフェーカリバクテリウム属の別の無名種が、3番目に多い種である。この菌とルミノコッカス属の菌はどちらも細菌目クロストリジウム属に属し、腸内で4番目に多いラクリスピラ属の菌と、5番目に多いレンサ球菌属の菌も含まれる。レンサ球菌は口や胃に多く、軽度の病原体となりうるが、腸（＝大腸＋小腸）で何をしているかはあまり明らかではない。Lachnospiraceaeの種については、彼らは繊維の専門家です。繊維の専門家であり、消化しにくい繊維を必要とする。繊維がない場合、彼らは稀にしか育たない。食物繊維が不足すると、特定の癌のリスクが高まります。

クロストリジウム属には、13番目（ルミノコッカス）、16番目（ベイロネラ）、18番目（コプロコッカス）、19番目（クロストリジウム）の最も一般的な種も含まれています。クロストリジウムの中でも最悪の種である「C.diff.」は死に至る可能性がありますが、ほとんどはそうではありません。何が良いクロストリジウムを悪くするのか、私たちにはわかりません。善玉のクロストリジウムを使って悪玉と戦えるのだろうか？

糞便中に最も多く含まれる14番目の細菌であるアッケマンシア属の一種（アッケマンシア科）は、これらのサンプルからは想像もつかないほど一般的な細菌である可能性がある。この菌は腸の内壁と非常に密接に関係しているため、他の菌種に比べて糞便サンプルに「洗い流される」頻度が低いのであろう。アッカーマンシアの種は、肥満や炎症性疾患と密接な関係があるようだ。下手に扱うと、スレンダーな体型と健康の両方を犠牲にしてしまうようです。

また、腸内細菌の上位20種のリストには、多くの研究に登場するものの、通常は言及されない3種が含まれている。この3種は、コメントなしで、存在した人の表に記載されています。この3種は、信じられないほど重要なのだろうか？そうかもしれない。おそらく。そうではないかもしれない。9番目のNeisseriaは、存在する場合は非常に豊富です。興味深いことに、サンプリングされた人々の約半分には存在しません。これは何を意味するのでしょうか？わかりません。また、プラノコックス科の種（属に容易に割り当てることができなかった）が10番目に多く、ロチア属の種が12番目に多くなっています。私が言えるのはこれだけだ。率直に言って、これらの共通種についていかに我々が知らないかということは、スキャンダラスであり、生物学者としてスリリングなことである。

ヒトの腸内に最も多く存在する20番目の微生物種は、実はちょっとした進化上の奇策の結果なのである。リン・マーギュリスが提唱したように、植物の葉緑体とは、太陽光を糖に変換するためのパワーセンターであるが、実はシアノバクテリアの子孫であり、それを摂取した植物細胞は、他の細胞の子孫になるのである。つまり、植物の中に細菌がいるのだ。このような歴史の結果、誰かが腸内に植物を摂取すると、葉緑体-バクテリアのDNAという形でその証拠を見ることができるのです。

もちろん、1,000種にも及ぶ生物種の中には、時にありふれたもの、あるいは別の意味で興味深いものもたくさんあります。そこで、サイエンスライターの方々にご協力いただき、「見えない生物」プロジェクトにエッセイを寄せていただきました。例えば、母乳によく含まれるビフィズス菌の一種が、881人から検出されました（ただし、よく含まれるにもかかわらず、豊富に含まれることはほとんどありませんでした）。Florence Williamsは、この種と母乳について、より一般的なことを書いている。母乳は微生物の善玉のバイキングであり、粉ミルクを飲む世代が失ってしまった善玉であることが判明したのです。

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コリネバクテリウムの1種が非常に頻繁に検出されましたが、これは、Veronique Greenwoodが説明するように、コリネバクテリウムは通常皮膚細菌であり、過度に熱心な参加者がトイレットペーパーサンプルにこすりつけた可能性があるので、サンプリングの成果である可能性が高いです。また、皮膚ブドウ球菌もよく見かけられたが、これも同じ理由であろう。

ラクトバチルス属の一種が661人の参加者から検出された。この種は、クリスティーナ・アガパキスが解説しているように、おそらくヨーグルトに含まれるものと同じものであろう。おそらく、活性培養されたヨーグルトを摂取している人に多いのだろう。この考えを前提にした大きな産業があります。この仮定を検証するのは良いことでしょう。

27人がメタンを生成する微生物、メタンゲンを収容していた。ジルベルト・フローレスが指摘するように、これらの微生物は、実は一度に一つの屁で地球温暖化に寄与しているかもしれないのだ。

566人は、ある種のシュードモナスを飼っていた。Gaddy Bergmannが指摘するように、Pseudomonasの種は、通常はそうではないが、腐敗する可能性がある。

そして、これらすべては、実際に起こっていることの片鱗に過ぎず、腸から排出されるものを見るための指標に過ぎないのです。私たちは、ある意味、ベイツがアマゾンにいたときよりも、腸の中で起こっていることを発見する物語の序章にいるのだ。少なくとも、ベイツは自分を魅了する鳥や昆虫を追いかけることができた。しかし、私たちの追いかける能力には限界がある。私たちは、微生物を間接的に見るための道具を使っている。私たちは、現代の技術の拡散的で弱い光に照らされた、明らかに私たちが依存している種で満たされたコロンを手探りで動かす。そして、その光で何を発見したかを知り、「これを見てくれ、なかなかいいもの見つけたぞ」とメールを送りあう。そして、ベイツも認めるような、明らかに未知であるものを掴もうとする熱意をもって、現代のノートの1と0を書き写しながら、また研究に戻る。

ロブ・ダン
ノースカロライナ州立大学応用生態学部の生物学者であり、作家でもある。遠く離れた熱帯林だけでなく、私たちの家の裏庭や寝室にも大きな発見が潜んでいるというのが、彼の作品の根底にある考え方である。未知の世界は大きく素晴らしいものであり、ダンと彼の共同研究者、学生、ポスドクはその中で日々を過ごすことが好きなのです。