人の細胞の遠い祖先に最も近い微生物、初めて培養 千葉のガス田の井戸から約3年 JAMSTECなど

真核生物とは、遺伝情報をしまう核や、エネルギーをつくるミトコンドリアといった、膜で仕切られた小部屋を細胞の中にもつ生き物のことだ。人も、カビも、植物も、その仲間だ。理科の授業で細胞の図を描いた覚えのある人もいるだろう。では、この手の込んだ細胞は、どこから来たのか。

その答えに近づく微生物を、海洋研究開発機構（JAMSTEC）や名古屋大学などのチームが、世界で初めて育てることに成功した。真核生物に最も近い親戚とされる「ヘイムダルアーキア」の仲間だ。論文は10月29日（日本時間）、英科学誌「Nature」に載った。

アーキアは古細菌とも呼ばれ、細菌とは別の系統の小さな生き物だ。真核生物は、アーキアの中から生まれたと考えられている。今の有力な説では、アーキアが、のちにミトコンドリアになる細菌と一緒に暮らすうちに一体になり、真核生物が誕生したという。

千葉のガス田の井戸から、約3年

試料は、千葉県の房総半島にある南関東ガス田の井戸から取った。メタンを含み酸素のない古い海水が噴き出す井戸で、その壁にできた微生物の膜に、ヘイムダルアーキアがわずかに含まれていた。チームは、栄養の種類や酸素の量を少しずつ変えながら、目当ての微生物が増えるように工夫を重ねた。最初の試料を取ってから約3年で、共生の相手のアーキアとだけ一緒に暮らす形で取り出すことに成功した。

この株は、細胞内共生説を唱えた生物学者リン・マーギュリスにちなみ、Margulisarchaeum peptidiphilumと名付けた。同じやり方で、別の種類の株も取り出している。

中は単純、外に長い突起

育てた細胞を顕微鏡で調べると、意外な姿が見えた。研究者の中には、ヘイムダルアーキアは真核生物のように膜で仕切られた小部屋をもつと予想する人もいた。ところが細胞の中は単純で、そうした小部屋は見つからなかった。

その代わり、外側は複雑だった。直径約1.3マイクロメートルの丸い細胞から、枝分かれした長い突起がのび、膜でできた小さな袋も出していた。突起の体積は、細胞本体の約1.4倍にもなる。この突起で、共生の相手にくっつく様子も確かめられた。

酸素との関係も分かった。このアーキアにとって酸素は毒で、ほんのわずかでもあると育たなかった。ところが、酸素を使う細菌と一緒にすると、培養を始めたときにわずかな酸素があっても育った。

チームは、真核生物の祖先は、中は単純なまま、外側の突起でほかの微生物と深く関わって暮らしていたと考える。酸素の害も、まわりの微生物に和らげてもらっていたとみる。中の小部屋が複雑になったのは、のちにミトコンドリアになる細菌を取り込んでからだ、という見方だ。

もう一つ、身近な発見もある。このアーキアが自分では作れないアミノ酸の組み合わせは、人が食事からとる必要がある「必須アミノ酸」と似た傾向があった。チームは、進化と栄養の関係を考えるうえで興味深い点としている。毎日の食事の話が生命の起源につながっているとしたら、ちょっと面白い。