世界で最も破壊的な軟体動物

世界で最も魅力的で破壊的な軟体動物の秘密を解明すれば、気候変動から公衆衛生に至るまであらゆることに影響を与える可能性があります。

彼らは古代ギリシャの艦隊を混乱させ、クリストファー・コロンブスの船の沈没を助け、スペイン無敵艦隊の沈没を助け、サンフランシスコ湾の桟橋を海に崩壊させました。しかしこれまで、科学者たちは軟体動物の一種である船虫がどのようにして発生したのかを正確に特定することができませんでした。このような被害を引き起こすことができました。 マサチューセッツ大学アマースト大学とプリマス大学が共同率いる研究チームは、メイン大学とマサチューセッツ大学チャン医学部の協力者とともに、放置された環境に共生微生物のグループが生息していることを発見した。微生物の副器官。 チフロソールと呼ばれる消化管は、木材の最も硬い部分であるリグニンを消化するのに必要な酵素を分泌する能力を持っています。

「シップワームは非常に重要な動物です」と、最近サイエンス誌に発表された研究の共著者であるロビン・シップウェイは言います。 国際的な生物分解と生分解 彼は、マサチューセッツ州アマースト校の博士研究員の一環としてこの研究を始めました。 「彼らは世界中の海に生息しており、歴史を変えただけでなく、生態系エンジニアでもあり、水生環境における炭素循環において重要な役割を果たしています。信じられないことに、彼らがどのようにこれを行うのかについてまだ完全な理解が得られていないのです。」 」

船虫による木材の消化

木材は奇跡の素材です。柔軟で丈夫な糸状でありながら栄養価の高いセルロースは、素晴らしい食事を作ることができます。ただし、セルロースを消化し、体を取り囲む丈夫な鎧のような素材であるリグニンの層に浸透できる生物に限られます。 。 セルロースは、お気に入りのおやつの周りにある怒りを誘発するパッケージのようなものです。 微生物学者は、シロアリなどのリグニンを消化できる動物が、腸内にリグニンを分解する微生物の特殊な共生コロニーを宿主としていることを長い間知っていました。 「フナムシの消化器系は長い間、ほぼ無菌であると考えられてきました」と、筆頭著者で最近退職したマサチューセッツ大学アマースト校の微生物学の教授でメイン大学の名誉教授バリー・グッデル氏は言う。

シップワームは実際には世界中の海で見られる軟体動物です。 クレジット: ロビン・シップウェイ

では、船虫はどのようにして行動するのでしょうか？

ゲーデルとシップウェイは過去 10 年の大半をこの質問に答えるために費やしてきました。 さまざまな革新的な仮説を検証する– 彼らは誰も船虫の秘密をあきらめませんでした。

「私たちは、過去 100 年間の研究者たちが何かを見落としていたのではないかと期待して、船虫の腸をもう一度詳しく調べることにしました」とグッデル氏は言う。

実際、そのようです。

シップウェイによれば、船虫には腸チフスと呼ばれる奇妙な亜器官があり、「サルバドール・ダリの口ひげを逆さまにしたような形だ」とシップウェイは言うが、これは軟体動物の消化器系に不可欠である。 これまでの研究者らは、これはシャッフル構造だと考えていたが、グッデル氏とシップウェイ氏が慎重な培養作業を行った結果、アルゴンヌ国立研究所のメタゲノム解析施設と、アルゴンヌ国立研究所の高度な遺伝子プローブ顕微鏡技術に注目した。 マサチューセッツ州アマースト応用生命科学研究所では、何世代もの研究者が無視してきたもの、つまりリグニン消化酵素を生成する能力を持つ共生細菌の隠れた集団を発見しました。

バリー・グッデル氏（マサチューセッツ州アマースト校）は、船虫の穴がいっぱいの丸太を検査します。 クレジット: バリー・グッデル

潜在的な用途と環境への影響

この研究は長年の謎の解決に役立つだけでなく、重要な実用化にもつながる可能性があります。 バイオテクノロジー企業は、現在のバイオ産業プロセスが可能とするよりも効率的に難解な基質を消化できる新しい酵素を探しており、バイオマス廃棄物の構造を解明できる新しい酵素源は、この分野の発展において非常に重要です。 さらに、これまでの船虫の共生は、人間の健康に大きな影響を与える可能性のある、新しい抗寄生虫抗生物質などの天然産物の宝庫であることが証明されています。

気候変動の面では、このような研究は二酸化炭素がどのように生成されるかを予測するモデルの改善に役立つ可能性がある₂ 温室効果ガスやその他の温室効果ガスが環境中に放出されるのは、特に陸上にある大量の木の破片が最終的に海に流れ込み、その多くが船虫の腸を通過するためです。

ついにまた別の動物が 分類する他の軟体動物、一般的なミミズ、さらにはカエルのオタマジャクシ段階でさえも、これまで徹底的に研究されていなかった腸チフスを持っています。 シップワームに見られるのと同様の共生がこれらの動物で見つかった場合、それらの動物がどのようにして世界に進出するのかについての私たちの理解が変わる可能性があります。 「非常に満足のいく結果です」とグッデル氏はこの研究について語る。 「私たちは何年にもわたってこの謎を解決しようとしてきましたが、ついに船虫の隠れた細菌共生の秘密を発見しました。」

参考文献: 「船虫の消化管における微生物の共生に関する最初の報告。木材を掘る軟体動物」バリー グッデル、ジェームス チェンバース、ドイル V. ウォード、セシリア マーフィー、アイリーン ブラック、ルカ バンゲ キクテ マンシリオ、ガブリエル ペレス ゴンザレス、J. ロビン・シェプウェイ、2024 年 6 月 5 日、 国際的な生物分解と生分解。
土井: 10.1016/j.ibiod.2024.105816