微生物学：単一細胞の活性から明らかになったメタン酸化細菌コンソーシアにおける直接的な電子伝達

微生物の多細胞集合体は自然界に広く存在し、集合によって相互に近接することで細胞間の代謝共役が可能となり、別の状況では起こりにくい反応を行えるようになると考えられている。メタン酸化アーキアと硫酸還元細菌のコンソーシアは、環境内での微生物共集合の例としてよく知られている。しかし、嫌気的メタン酸化の全球的重要性によって関心が寄せられているにもかかわらず、対となっているこれらの微生物間で代謝共役が起こる機構はよく分かっていない。今回我々は、種間の空間的位置関係は構造的に多様な未培養メタン酸化コンソーシア内の生合成活性と関連することから、アーキアと細菌の個々の細胞による安定同位体の取り込みを測定することによってこうした位置関係の影響を調べて、存在が想定される代謝相互作用を絞り込むことを試みた。中間産物分子の移動に基づいて考えられた従来の栄養共生モデルとは大きく異なり、コンソーシア内の栄養共生パートナー間での種の混合状況や距離は共に細胞活性とは無関係であることが分かった。互いに連携しているアーキアと細菌の間での電気伝導を考える一般化したモデルが、実験によって得られたデータと最もよく一致する。メタン酸化アーキアのゲノム中に大型のマルチヘムシトクロムが検出されたこととコンソーシア内の細胞間でマトリックスの酸化還元状態依存的な染色が実証されたことを組み合わせると、今回の結果は直接的な電子伝達を介した栄養共生共役の証拠を示している。

目次へ戻る