ほとんどウイルスのような生物「スクナアルカエウム・ミラビレ」を発見　巨大分類群「スクナ古細菌」の存在を示唆

 

みなさんこんにちは！　サイエンスライターな妖精の時々VTuber彩恵りりだよ！

 

今回の解説の主題は、新種の生物であることが提案されている「スクナアルカエウム・ミラビレ (Candidatusカンディダトゥス Sukunaarchaeum mirabile)」の発見についてだよ。これは「古細菌こさいきん (アーキア)」というグループに属していると見られているんだけど、推定される生態がものすごく極端なんだよね！

 

まず、ゲノムサイズが古細菌の中では最小であり、いくつかのウイルスより小さいよ。そして生存に必須な多くの遺伝子が欠けているため自力で生きることができず、寄生する宿主に重い負担を掛ける割に何も貢献しないなど、スクナアルカエウム・ミラビレは生物というよりもウイルスに近い生態を持つんだよね！

 

まだ正式な学名すら定まってないので、多くの謎を残しているんだけど、スクナアルカエウム・ミラビレは生物の限界に挑戦しているとも言える極めて変わった特徴を持っていて、生物と非生物の境界線を引く上で重要なポイントにいる可能性もあるかもしれないよ。

 

また、スクナアルカエウム・ミラビレと似ている新種の古細菌候補は既にたくさん見つかっていて、古細菌の新しい門や界になる可能性がある「スクナ古細菌」という巨大なグループ (分類群) を作るかもしれないよ！日本神話の神「スクナビコナ」の名前を持つだけあって、そのインパクトはとても大きいね！

 

なお、今回紹介する研究は、記事の執筆時点では査読誌に掲載される前のプレプリント段階であること、スクナアルカエウム・ミラビレは新種として正式な学名が提案できる前であることに注意してね。実際のところはほとんどの場合で問題は生じないものの、それでも第三者チェックの前段階だという情報は出しとかないとね。

 

生物とそれ以外の違いは何なのか？

 

「生物 (生命) とは何か？」というのは、未だに合意の取れた定義が存在しない、ある意味で生物学の究極の課題の1つなんだよね。しかし2000年代以降、生物の定義というのは本当に揺らいでいるところで、それは従来の見方では生物とは見なされていなかったウイルスに対しても及んでいるよ。

 

これまで、ウイルスが生物扱いされなかった理由の1つは「自力では生きていくことも増殖することもできないから」というのがあるんだよね。これに加えてゲノム (遺伝情報の集まり) があまりにも短く単純であり、それまでに見つかっていた生物とは大きくかけ離れていたから、というのが理由として大きかったよ。

 

しかし、特に2000年代以降、「より単純な生物よりもゲノムも遺伝子数も大きなウイルス」とか「他の生物に寄生しなければ生きていくことも増殖することもできない生物」など、生物っぽいウイルスとか、ウイルスっぽい生物がたくさん見つかるようになってきて、単純なことが言えなくなってきたんだよね。

 

現在のところ、生態やゲノムサイズで生物とウイルスを分けるという基準は、例外が多すぎて使い物にならない状態なのよね。なので生物とウイルスの境界線は段々と「身体が細胞でできているかどうか」という部分が重要になってきていて「細胞を持っていれば生物・持たなければウイルス」みたいな分け方をしているんだよね。

 

ただ、ウイルスよりもっと単純なもの^[注1]を除けば、ウイルスはタンパク質の殻 (カプシド) で遺伝子を覆っているので、細胞ではないけど“細胞っぽいもの”を持っているのは事実なんだよね。また、これはまだ仮説の段階だけど、地球で初めて誕生した生命は現在で言うウイルスのようなものじゃないのか？という説もあるのよね。

 

いずれにしても、細胞を持つ生物と持たないウイルスとの境目はどんどん曖昧になりつつあるので、生命の枠をウイルスまで広げ、従来の生物を「細胞生命」、ウイルスなどを「非細胞生命」に分けるべきではないかという意見もあるくらいに、現在では枠組み拡大の意見も決して少数派とは言えないんだよね。

 

そうなってくると、逆に単純な生命はどこまで単純になるのかも気になってくるよね？特にそれは、私たちのような「真核生物しんかくせいぶつ」の先祖である可能性が指摘されているものの、まだまだ全体像が見えていないとされている生物の大分類「古細菌」についてはとても重要だよ。

 

古細菌とは何か？というのを説明するとまた長くなるので、詳しくは下にあるプロメテ古細菌の解説記事を読んでほしいかな？忙しい人向けに一言で言うと「ぱっと見では細菌 (真正細菌しんせいさいきん) に見えるけど、ヒトと大腸菌は全然違う生物なのと同じように、古細菌は細菌とはかなり離れた別の生物」と覚えてくれればいいかな？

 

新しい生物の界「プロメテ古細菌」を設置！　真核生物の起源に迫る重要な発見

 

古細菌は本当に様々な場所に生息する一方、基本的な生態すら理解されていないものもたくさんあり、1つの謎を解明すると新たに100の謎が生まれるくらい、“分かっていない部分すらどれくらいあるか分からない”ほどの規模感があるんだよね。なので研究は千里の道の一歩くらいしか進んでない状況だよ。

 

例えば、プロメテ古細菌は古細菌の中でも大きなグループの1つになるんじゃないかと言われつつも、解決に10年以上かかったように、本当に時間をかけて解明している謎が古細菌には無数にあるんだよね。おそらくこの記事の内容もすぐに古くなってしまうくらい、その進捗はゆっくりながらも着実に進んでいるよ。

 

前置きが長くなったけど、ひとまず覚えてほしいのは次の点だよ。生物を研究する科学者の中には、まだまだ全容がつかみきれていない古細菌というグループについて熱心に研究しており、その中にはあまりにもゲノムサイズが小さくて、自力で生きることも増殖することもできないようなものも含まれている、という感じだね。

 

“並外れて小さい”古細菌「スクナアルカエウム・ミラビレ」を発見

 

今回の研究は、冒頭で書いた通りプレプリント段階なことに注意してね。ダルハウジー大学の原田亮氏らの研究チームは、共生する微生物を多数持つことで知られている渦鞭毛藻^[注2]に着目し、静岡県の下田沖で採集された「キタリステス・レギウス (Citharistes regius)」という渦鞭毛藻に共生・寄生する微生物を調査していたよ。

 

渦鞭毛藻にくっついているゲノムを増幅し、これまでに3種類ほどの真正細菌を見つけたところだったんだけど、しかしこれとはもう1つ、かなり特徴的なゲノム配列を見つけたんだよね。このゲノム配列は真正細菌や古細菌に良く見られる環状で、かつ相当に小さい (短い) ということを特徴としているんだよね。

 

いくつかの観点から分析すると、このゲノム配列はもっと大きなものから千切れた断片ではなく、これ1個で完全に揃ったセットである可能性が高いんだよね。そしていくつかの遺伝子と思われる配列を調べてみると、このゲノムの持ち主は古細菌に分類されると分かったよ。また、他の古細菌と思われるゲノムは見つからなかったよ。

 

驚くべきは、23万8000塩基対というゲノムサイズの小ささで、これは古細菌としてはこれまでで最小であった「ナノアルカエウム・エクウィタンス (Nanoarchaeum equitans)」の49万塩基対の半分以下というサイズだよ！生物最小とまではいかずとも、いくつかのウイルスよりも小さいというコンパクトさなんだよね。

 

塩基対ってなんだ？って話かもしれないけど、これは遺伝情報が何で刻まれているのかと関連してくるよ。遺伝情報は塩基という“文字”で刻まれていて、しばしば塩基は対を成して安定化していることから塩基対としてカウントされるんだよね。例外も多い非常に大雑把な言い方にはなるけど、塩基対が多いほど複雑な生物となるよ。

 

例えば、ヒトのゲノムは32億4500万塩基対ほどで構成されていて、最大の生物となると1600億塩基対になるものすらいるよ！一方で大腸菌でさえ464万塩基対あるということを考えれば、23万8000塩基対というのは余りに小さいものである、というのは何となくレベルでも想像できるかな？

 

この並外れたレベルでのゲノムの小ささから、原田氏らはこの古細菌は新種であると考え、「スクナアルカエウム・ミラビレ (Candidatus Sukunaarchaeum mirabile)」という学名を提案しているよ。詳細は注釈に書くけど、今は正式な学名を提案できる基準を満たしていないから、これは暫定的な名前なことには注意してね^[注3]。

 

提案された学名を訳せば「並外れたスクナビコナの古細菌」という意味になるね。「並外れた (mirabile)」はゲノムサイズが並外れて小さい事や遺伝子に並外れた特徴を指しているよ。そして「スクナビコナの古細菌」とは、日本神話の国造り伝説に登場する小柄な神「スクナビコナ (少名毘古那)」に由来しているよ。

 

スクナアルカエウム・ミラビレはほとんどウイルスのような生物

 

ゲノムサイズが2番目に小さい古細菌となったナノアルカエウム・エクウィタンスは、別の古細菌に寄生しないと自力で生きることも増殖することができないんだよね。ましてやその半分以下のゲノムサイズであるスクナアルカエウム・ミラビレは、さらに極端な状態となっているよ。

 

基本として、生物はタンパク質という“道具”を使うことで様々な生理活動をしているんだけど、そのタンパク質の情報を持っている遺伝子がわずか189個しかないと推定されたんだよね。しかもそのほとんどが細胞の複製、つまりは増殖に関連しており、これだけはほとんど完璧に揃っているんだよね。

 

しかし、自力で生きるために必要な他の機能、例えば物質を代謝してエネルギーを生産するのに関わる遺伝子はかなり失われているんだよね。いくら増殖能力はあっても、それ以前にエネルギーを生み出す手段のほとんどを失っているということは、どこからかエネルギーを調達しないと増殖できないってことになるよ。

 

つまりスクナアルカエウム・ミラビレは、おそらくは宿主である渦鞭毛藻に寄生しない限り、増殖はおろか生存すら不可能であると推定されるよ。おまけにスクナアルカエウム・ミラビレは、共生・寄生しなければ生きられない他の生物と比べてさえ、代謝能力が失われ過ぎているんだよね。

 

自力では生きれないほど遺伝子を失っている他の生物の場合、必須アミノ酸やビタミンのような宿主に対して有益な贈り物を合成する能力を持っている場合が多く、最悪でも宿主にかける負担を最小限に抑えているだろうことが、遺伝子の情報から見えてくるよ。

 

しかしスクナアルカエウム・ミラビレは、代謝能力が貧弱すぎる上に、有益な物質を合成する能力も、少なくとも今の段階では見つかってないんだよね。このため、スクナアルカエウム・ミラビレは宿主に寄生しなければ生きていけないだけでなく、恐らくは宿主にも重い負担をかけているだろうことが想像されるよ。

 

さらに、これほど遺伝子がコンパクトなのにもかかわらず、一部の遺伝子はやたらに巨大で複雑なタンパク質を合成するのに関わっていると予想されているよ。その機能はまだ不明だけど、宿主とガッチリ結合するために使っているのではという仮説が述べられているよ。

 

これらを見てみると、スクナアルカエウム・ミラビレは細胞でできているからかろうじて生物と言えるだけで、実態はほとんどウイルスも同然のような生態を持つよ。実際、研究に関わっていない人の意見にはなるけど、スクナアルカエウム・ミラビレは生物がウイルスへと進化する途中段階なのではないかという主張すらあるよ。

 

「スクナ古細菌」は古細菌の新たな巨大グループかもしれない？

 

そしてスクナアルカエウム・ミラビレの発見は、古細菌全体という枠組みの中で考察しても興味深いよ。ゲノムに点在する特徴を調べ、生物同士の親戚関係を描いてみると、スクナアルカエウム・ミラビレは既に知られているどの古細菌のグループとも、共通点が少ない事が分かるんだよね。

 

前提として、 (この論文の内容に基づけば) 古細菌は現在「メタノバクテリア界 (Methanobacteriati)」、「ナノブデラ界 (Nanobdellati)」、「テルモプロテウス界 & プロメテ古細菌界 (Thermoproteati & Promethearchaeati)」^[注4]の3つのグループに分けられるよ。

 

しかし、スクナアルカエウム・ミラビレはメタノバクテリア界やナノブデラ界にある程度近いものの、それでもかなり大きな違いがあるために、これらのグループに属さない可能性が十分にあるんだよね。それどころかゲノム配列からは、かなり古い時代に他の古細菌から分岐し、独自の進化を遂げた可能性すら示唆されたんだよね。

 

さらに原田氏らによれば、世界中の海水の分析による、スクナアルカエウム・ミラビレとかなり近い関係にある古細菌候補のゲノム配列がたくさん見つかったんだよね。スクナアルカエウム・ミラビレの仲間は世界中にいるだけでなく、相当な多様性を持つ独自のグループを築いている可能性があるよ。

 

これらを踏まえると、スクナアルカエウム・ミラビレと存在が推定される仲間は、これまでの古細菌とは全く異なるグループを作るかもしれないのよね。プレプリントでは「スクナクレード (Sukuna-clade)」という名前でこのグループ (分岐群) があることを提唱し、門かそれ以上の巨大な生物分類群であることを提案しているよ。

 

ただ、論文著者の1人である中山卓郎氏は、もうちょっと分かりやすくキャッチーな名前として「スクナ古細菌」という名前を出しているんだよね。この名前と研究の主張を踏まえれば、スクナクレードは「スクナ古細菌門」か「スクナ古細菌界」という名前となる、巨大な古細菌グループかもしれないということになるね！

 

まだ研究が始まったばかりだし、スクナ古細菌の実態はまだまだ全容がつかめてないよ。スクナ古細菌を調べれば、生物が生物として存在できる限界を突き詰めることができるかもしれないし、その過程でさらに型破りで常識外れな生命体を見つけることがあるかもしれないよ！

 

また、スクナ古細菌はウイルスに最も近い生態を持つ生物の1つとして記録され、生物と非生物の境界線を引く上での重要なポイントになるかもしれないよ。さらに、ウイルスから生物への進化や、生物からウイルスへの進化はあるのかという疑問や、ウイルスは生物なのかという疑問への答えを提供してくれるかもしれないよ。