ヒ素を含む極限環境の塩湖で3種類の性別を持つユニークな線虫が発見される

「極限環境」で生きる線虫が見つかった　Credit: Caltech

＜生物の生存には極めて厳しい「極限環境」のモノ湖で、ヒ素に耐性を持つ新たな線虫が発見された......＞

米カリフォルニア州シエラネバダ山脈東部に位置する「モノ湖」は、アルカリ性で、海水の約3倍の塩分濃度を持ち、有毒なヒ素を豊富に含む塩湖である。生物の生存には極めて厳しい「極限環境」であるため、これまでに生息が確認されているのは、アルカリミギワバエとブラインシュリンプ（海水エビ）の2種のみであった。しかしこのほど、ヒ素に耐性を持つ新たな線虫（線形動物）がモノ湖で発見された。

3種類の性別があり、子を体内に抱え、ヒトの500倍のヒ素耐性

カリフォルニア工科大学のポール・スタンバーグ教授、明治大学の新屋良治博士らの研究チームは、2019年9月26日、学術雑誌「カレントバイオロジー」において「モノ湖に生息する8種の線虫を発見した」との研究論文を発表した。なかでも、新たに発見された線虫「アウアネマ（Auanema sp.）」は、雌・雄・雌雄同体の3種類の性別があり、カンガルーのように子どもを体内に抱え込み、ヒトの500倍のヒ素耐性を持つというユニークな特性があるという。

研究チームは、モノ湖の湖岸3カ所で採取した土壌サンプルから線虫を分離し、形態観察とDNA塩基配列解析によってそれぞれの種を調べた結果、「アウアネマ」など、これまで発見されていない「未記載種」5種を含めて、8種が確認された。いずれもモノ湖に含まれるヒ素に耐性があり、極限環境で生息できる。

「アウアネマ」の雌雄同体は精子と卵をつくって個体内で自家受精することにより子孫を残すが、雌と雄が子孫を残すためには交配が必要だ。雌と雄は生殖周期の初期に生まれることが多く、雌雄同体がこれに続く。

研究論文の共同著者でカリフォルニア工科大学の博士課程に在籍するジェームス・リー氏は、このような3種類の性別サイクルについて「種の遺伝的多様性を維持する役割を雌と雄が担う一方、雌雄同体はより多くの子孫を新しい環境に拡散させる役割を担っているのではないか」と考察している。

微生物が極限環境を生き抜く術

研究チームでは、「アウアネマ」を実験室で培養して、そのヒ素耐性能を評価した結果、ヒトの約500倍に相当する非常に高いヒ素耐性が確認された。また、モノ湖に生息していない近縁種においても同様に、高いヒ素耐性が認められたという。「アウアネマ」の近縁種はリンが豊富な環境で発見されているため、研究チームでは「元来、リンへの耐性として機能していた仕組みが転用され、構造的に類似しているヒ素にも耐性を付与したのではないか」とみている。

研究論文の共同著者でカリフォルニア工科大学の博士課程に在籍するシ・ペイイン氏は、一連の研究成果をふまえ、「わずか1000個ほどの細胞からなる微生物が極限環境を生き抜く術をどのように身につけてきたのか、我々が学ぶべきことはまだ多く残されている」とコメントしている。