16SrRNAを用いた深海生物チューブワーム
体内共生細菌の分子生物学的解析

研究担当:木村 浩之
指導教官:長沼 毅


相模湾の海底にはメタン湧水域があり、ハオリムシ、シロウリガイ、化学合成細菌といったメタンや硫化水素を利用して生きる特異な生物が発見されている。 特に深海生物ハオリムシは、後生動物にも関わらず口・腸・肛門といった消化器官を欠き、自ら食べることを放棄した生物である。 その代わりトロフォソーム(栄養体)という組織にイオウ酸化細菌を共生させ、硫化水素をその共生細菌に供給することで、共生細菌が合成した有機物を受け取り生きている。

本研究では、相模湾海底に生息するハオリムシ(Lamellibrachia sp.)の体内細菌(共生細菌かどうかは調査中)と、その周域環境の堆積物中に生息する細菌を解析し、2つの微生物相を比較する。 その結果に基づき、ハオリムシの共生細菌は多様か、どのような合成経路を持つのか、そして共生細菌はどこからきたのか、などについて検討し、謎の深海生物ハオリムシの生活戦略についても考察を行っている。

研究方法

相模湾初島沖の深海底(水深1170m)にあるメタン湧水域にて、ハオリムシ(Lamellibrachia sp.)とその周辺の堆積物を採取した。 ハオリムシの栄養体と堆積物よりそれぞれDNAを抽出し、PCRにより16S rDNAクローン・ライブラリーを得た。 そして、各クローンについてシーケンスおよびホモロジーサーチを行い、また系統樹を作成した。

結果と考察

図1. ハオリムシ体内細菌(TW)と相模湾堆積物中細菌(SB)のプロテオバクテリアに属したクローンの系統関係(約500塩基)。 解析にはCLUSTAL Wを用い、近隣接合法により系統樹を作成した。



(* コンタミネーションの 可能性あり)

ハオリムシの体内からは、Rhodobacter(硫黄酸化細菌)やEnterobacter(腸内細菌科に属しメタン酸化性細菌に近縁)といった化学合成細菌を含む複数種の細菌が同定された。 これらの化学合成細菌と他の細菌は、ハオリムシの栄養体部内で連合体を構成し、メタンや硫化水素といった数種類の化学物質を利用した代謝経路により栄養を得ていると考えられる。

PseudomonasPseudoalteromonasEnterobacterRhodobacterなどの細菌において、ハオリムシ体内細菌と堆積物中の細菌が非常に近縁であることがわかった。 ハオリムシの精子や卵から共生細菌が見つかっていないことからこれらの細菌が、ミトコンドリアのように遺伝するとは考えにくい。 さらに、ハオリムシは浮遊生活をおくる幼生初期段階では口や腸を持つことから、共生細菌は幼生初期段階に周囲の環境中からハオリムシの体内に取り込まれる可能性もある。 しかし、今回シーケンスによって得られた共生細菌と堆積物中の細菌の種の比率が異なることから、比較的共生やすい細菌とそうでないものがいると思われる。(第15回しんかいシンポジウム予稿集より)