気候変動が真菌症を悪化させる可能性

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気候変動が真菌症を悪化させる可能性

https://knowablemagazine.org/article/health-disease/2023/how-climate-change-could-make-fungal-diseases-worse

病気を引き起こす真菌は、より温暖で嵐の多い世界で繁殖する可能性が高い。

By Shreya Dasgupta 09.26.2023

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21世紀初頭、バレー熱はアメリカではあまり知られていない真菌症で、カリフォルニア州とアリゾナ州を中心に年間3,000件以下しか報告されていなかった。それから20年後、バレー熱の症例は爆発的に増え、7倍以上に増加し、他の州にも拡大している。

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バレー熱だけではない。真菌の病気は一般的に、これまで見られなかったような場所に出現しており、以前は無害であった、あるいは害の少なかった真菌が、人間にとって致命的なものになりつつある。真菌の状況が悪化している理由のひとつは、気候変動であると科学者たちは言う。気温と降雨パターンの変化は、病気を引き起こす真菌の発生場所を拡大させている。気候変動が引き金となった災難は、真菌を拡散させ、より多くの人々に到達させる可能性があり、気温の上昇は、真菌がより危険な病原体に進化する機会を生み出す。

長い間、真菌類は無視されてきた病原菌であった。2000年代初頭には、研究者たちはすでに、気候変動がコレラ、デング熱、マラリアといった細菌、ウイルス、寄生虫を原因とする感染症をより蔓延させると警告していた。「ジョンズ・ホプキンス大学ブルームバーグ公衆衛生大学院の微生物学者で免疫学者のアルトゥーロ・カサデバルは言う。というのも、最近まで真菌は人間をあまり悩ませることがなかったからだ。

私たちの体温が高いことがその理由の一因である。多くの真菌は摂氏12度から30度（華氏約54度から86度）で最もよく育つ。そのため、樹木や農作物、両生類、魚類、爬虫類、昆虫など、体内温度を常に高く保てない生物には感染しやすいが、哺乳類の温かい体内では通常、真菌は繁殖しない、とカサデバルは2022年のAnnual Review of Immunology誌に掲載された侵入真菌症に対する免疫の概要の中で書いている。ヒトに感染する数少ない真菌の中でも、クリプトコッカス、ペニシリウム、アスペルギルスなどの危険な真菌は、歴史的に冷涼な地域よりも熱帯・亜熱帯地域で多く報告されている。このことも、気候が感染範囲を限定している可能性を示唆している。

移動する菌類
しかし現在では、地球の温暖化が一部の真菌病原体の新地域への拡散を助けている可能性がある。例えば、バレー熱である。この病気は、コクシジオイデスという真菌の微細な胞子を吸い込むと、インフルエンザのような症状を引き起こす。ニューメキシコ州にあるロスアラモス国立研究所の地球システム科学者モーガン・ゴリスの最近の研究によれば、バレー熱に適した気候条件は、現在アメリカ12州の217郡で発生している可能性があるという。

しかし、ゴリスがこの菌が将来生息する可能性のある場所をモデル化したところ、結果は悲痛なものだった。2100年までに、温室効果ガスの排出が止まらないシナリオでは、気温の上昇によってコクシジオイデスは北上し、17州476郡に広がるだろう。かつてはアメリカ南西部に限定された病気と考えられていたものが、気候変動に対応してアメリカとカナダの国境にまで拡大する可能性がある、とゴリスは言う。数百万人以上の人々が危険にさらされることになるからだ。

バレー熱に好適な条件を示すアメリカの地図。
バレー熱の原因となる真菌が繁殖するには、比較的暖かく乾燥した条件が必要だ。しかし、気候が変化すれば、このような好条件がより広まり、アメリカ西部のほぼ全域に蔓延するようになると科学者たちは予測している。

ヒストプラスマ症やブラストミセス症など、ヒトに感染する他の真菌症も移動している。両者ともバレー熱と同様、歴史的な感染範囲と考えられていた地域以外でも見られることが多くなっている。

このような範囲の拡大は、他の種の真菌病原体にも見られる。例えば、数百種の両生類の減少の原因となっているツボカビは、摂氏17度から25度（華氏63度から77度）の環境温度でよく生育する。しかし、気温の上昇により、以前は寒かった地域がツボカビにとって住みやすい環境になっているためと思われる。同様に、ヨーロッパと北米の白松の一部の種に壊滅的な打撃を与えている白松さび病菌は、以前は不利な条件であった標高の高い場所にも拡大しつつある。これにより、より多くの松林が危機にさらされている。気候条件の変化は、バナナ、ジャガイモ、小麦に感染するような、農作物の真菌病原菌を新たな地域に追いやる助けにもなっている。

気候の温暖化は、干ばつや激しい雨のサイクルも変化させる。2000年から2020年にかけてカリフォルニア州で発生した81,000件以上のバレー熱の症例を調査したある研究によると、長引く干ばつの直後の2年間に感染が急増する傾向が見られた。なぜこのようなことが起こるのか、科学者たちはまだ完全には理解していない。しかし、ある仮説によれば、コクシジオイデス菌は長い干ばつの間、競合する微生物よりも生き残り、雨が降り始めると急速に成長し、土壌が再び乾き始めると空気中に胞子を放出するのだという。「ですから、気候はコクシジオイデが発生する場所だけでなく、年によって発生する患者数にも影響するのです」とゴリスは言う。

気候変動は、嵐や火災をより激しく頻繁に引き起こすことで、真菌の胞子をより長距離に拡散させる可能性もある。医師たちは、砂嵐や砂塵を巻き上げるような出来事の直後に、バレー熱の異常な大流行を観察している。同様に、カリフォルニア州の病院では、200マイルも離れた場所で大規模な山火事が発生した後、バレー熱の感染が急増することが分かっている。この現象は他の生物種でも見られる： アフリカで発生した砂嵐は、サンゴを死滅させる土壌菌をカリブ海に移動させたとされている。

研究者たちは現在、砂嵐や山火事の空気をサンプリングし、これらの現象が実際に生存可能な病気を引き起こす真菌を長距離にわたって運び、人々に感染症を引き起こすかどうかを調べている。ダートマス大学の真菌生態学者で、2022年の『Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics（生態学・進化学・系統学の年次総説）』に真菌の分散に関する概説を共著で発表したバラ・チャウダリーは、このような分散を理解することは、病気がどのように広がっていくかを解明する鍵になると言う。しかし、前途は多難である： 例えば、様々な病原性真菌が環境中のどこに生息しているのか、真菌の胞子を土壌から放出して長距離輸送し、新しい場所に定着させる正確なきっかけは何なのか、などである。

真菌のコロニーがついたシャーレ
人の真菌病原体であるカンジダ・オーリスのコロニーを散布したシャーレ。

クレジット：Shawn Lockhart / CDC

進化する耐熱性
気候変動がもたらす影響は、既存の真菌症が新たな場所に到達するのを助けるだけではない。気温の上昇は、以前は無害だった真菌が暑さに対する耐性を進化させ、より致命的な病気になるのを助ける可能性もある。真菌類がこのような進化を遂げることは、以前から知られていた。例えば2009年、研究者たちは、ある真菌（この場合は何百もの害虫に感染する病原体）が、わずか4ヵ月後に、それまでの温度上限より5度高い37度で増殖するように進化することを示した。さらに最近、研究者たちはヒトの危険な病原体であるクリプトコッカス・デネオフォルマンスを、実験室内で37℃（ヒトの体温に近い）と30℃の両方で増殖させた。その結果、温度が高い方が低い方に比べ、クリプトコッカス・デネオフォルマンスのDNAの突然変異が5倍も増加したのである。地球の気温が上昇すると、一部の真菌は急速に適応し、人に感染する能力が高まる可能性があると研究者たちは推測している。

現実の世界にも例がある。2000年以前は、小麦作物に壊滅的な被害を与える縞さび病菌は、世界の冷涼で湿潤な地域に限られていた。しかし2000年以降、この菌のある種の株は、より高温に適応するようになった。これらの丈夫な菌株は古い菌株に取って代わり、新しい地域に広がっている。

各州におけるカンジダ・オーリスの症例を示す米国の地図。
カンジダ・オーリスという真菌は、まだ比較的まれではあるが、現在アメリカでは広く蔓延しており、50州の半数以上から臨床例、つまり病気の症状を引き起こす症例が報告されている。

カサデバルによれば、特に暑い日が続き、熱波がより頻繁に、より激しくなっている現在、これは心配なことだという。「微生物には、適応するか死ぬかという2つの選択肢があります。「ほとんどの微生物は適応する能力を持っています」。気候変動によって暑い日が増えれば増えるほど、進化は暑さに強い菌類をより強く選択するようになるだろう。

そして、環境中の菌類が暑さに耐えるように適応していけば、人間の体温の壁を突破できる菌類も出てくるかもしれない。

これはすでに起こっていることかもしれない。2009年、日本の医師が70歳の女性の耳から未知の真菌を分離した。カンジダ・アウリスと命名されたこの新しい真菌は、すぐに世界中の病院に広がり、すでに病気の患者に生命を脅かす血流感染を引き起こした。世界保健機関（WHO）は現在、カンジダ・オーリスを最も危険な真菌病原体のひとつに挙げているが、その理由のひとつは、この真菌が一般的な抗真菌薬に対する耐性を増しているためである。

「インドの場合、まさに悪夢です」と、インドのチャンディーガルにある大学院医学教育研究所の真菌学者、アルナロケ・チャクラバルティは言う。チャクラバルティ氏によれば、C. aurisがインドで初めて報告された10年以上前は、患者を脅かすカンジダ菌のリストの中では下位に位置していた。米国では、2013年から2016年にかけて63例であったのが、2022年には2,300例以上に急増した。

C.アウリスはどこから突然やってきたのだろうか？この真菌は3つの異なる大陸で同時に出現した。各大陸の真菌のバージョンは遺伝的に異なっており、各大陸で独立して出現したことを示唆している。「誰かが飛行機で運んできたというわけではありません。「分離株は関連性がありません

カンジダ・オーリスがヒトの病原体として出現した一説を示すイラスト。
カンジダ・オーリスが人の真菌症として出現したのは、ほんの10年前のことである。現在、研究者たちは、気候変動がこの真菌が人間を含む鳥類や哺乳類の高い体温に適応するのを助けたのではないかと考えている。そして人間の活動が、これらの高温耐性真菌を都市部へと運び、そこで深刻な医療問題となったのである。

すべての大陸が気候変動の影響にさらされていることから、カサデバルたちは、人為的な地球温暖化が一役買っているのではないかと考えている。C. aurisは常に環境のどこかに存在していた可能性があり、研究者たちが他の病原性カンジダ種を回収した湿地帯に潜在していた可能性がある。気候変動により、カンジダ菌は何度も何度も暑い環境にさらされ、一部の菌株が人に感染するほど暑さに強くなった可能性があると、彼らは2019年に主張した。

その後、インドとカナダの科学者たちが、ベンガル湾のアンダマン諸島で初めて自然界でC. この "野生型 "のC. オーリスは、人間の体温で増殖するスピードが、病院での増殖よりもはるかに遅かった。カサデバルは言う。「このことが示唆するのは、この菌は環境中に存在し、ある分離株は他のものより早く適応しているということです」。

C.オーリスの起源に関する他の説明と同様、カサデバルの説も仮説に過ぎず、まだ証明する必要がある、とチャクラバルティは言う。

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カサデバルによれば、気候変動との関連性を立証する一つの方法は、古い土壌サンプルを調査し、その中にC. もし、古いバージョンの真菌が気温が高いところではうまく育たなかったが、時間が経つにつれて育つようになったとしたら、それは真菌が暑さに適応していることの良い証拠になるだろう。

特に、現在昆虫や植物に感染している薬剤耐性真菌が、人間の体温でも増殖できるようになればなおさらである。「特に、現在昆虫や植物に感染している薬剤耐性真菌が人間の体温で増殖できるようになればなおさらである。

例えば、5種の新種のエマモマイセスが、主に4大陸のHIV感染患者から出現したり、インドで植物菌学者にコンドロステレウム・プルプレウム（バラ科の植物に感染する真菌）が感染したという最初の記録が出たりしている。これらの新たな病気は気候変動と直接関係がないとはいえ、真菌の病気がもたらす脅威を浮き彫りにしている。カサデバルにとってのメッセージは明確だ。

編集部注：この記事は2023年9月27日に更新され、マラリアの誤記を訂正しました。マラリアは寄生虫によって引き起こされ、当初記載されていたようなウイルスや細菌によるものではありません。

10.1146/knowable-092623-2

シュレヤ・ダスグプタは、インドのバンガロールを拠点とする独立系科学ジャーナリストである。

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