巨大ウイルスが動物や植物の起源となった細胞の形成を助けた可能性

カナダ北部の夏、休息するホッキョクグマの母子。 Christopher Paetkau – Wildlife Photographer of the Year – People’s Choice Award 2026 動物、植物、菌類、そして多種多様な微生物の体を形成する細胞の起源は、想像以上に複雑な過程を経ていた可能性がある。2つの微生物の単一の決定的な出会いではなく、科学誌「ネイチャー」に水曜日（10日）掲載された研究によると、これらの複雑な細胞は、異なる微生物間の「同盟」の連続によって徐々に現れたと示唆されている。さらに、巨大ウイルスが遺伝子の運び屋としてこのプロセスに関与していた可能性があるという。 「長い間、私たちは複雑な細胞の起源を、古細菌とミトコンドリアの起源となった細菌という2人の主要な登場人物による物語として説明してきました」と、研究を主導したスペインのバルセロナ生物医学研究所（IRB Barcelona）およびバルセロナ・スーパーコンピューティング・センター（BSC）の研究者、トニ・ガバルドン氏は述べる。 「私たちの研究は、その物語が不完全であり、他の細菌グループや遺伝子の交換を促進した可能性のある巨大ウイルスなど、他にも多くの登場人物が関与していたことを示唆しています」。 動物、植物、菌類のすべての細胞は、基本的な特徴を共有している。それらは、専門化された内部コンパートメントを持つ複雑な細胞、いわゆる真核細胞である。 それらがどのようにして現れたのかは、生物学における最大の未解決問題の一つである。数十年間、最も受け入れられてきた説明は、決定的な瞬間を指摘していた。古細菌（微生物の一種）が細菌と結びつき、それが時間をかけて細胞のエネルギー工場として機能するミトコンドリアになったというものだ。 この「結婚」は、生物学者のリン・マーギュリスによって提唱・支持され、細胞の複雑さへの扉を開いたとされている。 g1で人気の動画 遺伝子に刻まれた化石 新しい研究はミトコンドリアの中心的な役割を否定するものではないが、複雑な細胞に至る道筋は、これまで信じられていたよりも長く、段階的で、協力的なものであったと主張している。このプロセスは約20億年前に起こり、化石をほとんど残さない微生物の中で進行したため、チームは一種の「分子考古学」に頼った。骨の代わりに、現在のゲノムに保存されている痕跡を分析したのである。 5年以上にわたってスーパーコンピューター「MareNostrum」を使用し、科学者らはすべての真核生物の最後の共通祖先（LECA）の遺伝子セットを再構築し、数万の細菌、古細菌、ウイルスのゲノムと比較した。 NASAが地球の磁場の異常を調査、通信に混乱を招く可能性 巨大ウイルスの一種であるミミウイルスの電子顕微鏡画像。新しい研究は、このようなウイルスが過去に微生物間の遺伝子転送の媒体として機能していた可能性を示唆している。 Sarah DuponchelおよびMatthias G. Fischer/Wikimedia Commons 「私たちは、化石が直接残っていない数十億年前の歴史を再構築しようとしています。そのため、私たちは非常に慎重を期しました。古細菌の祖先やミトコンドリアの起源となった細菌についてすでに受け入れられている信号と同等の強さを持つ、最も堅牢な進化の信号のみを保持しました」と、ガバルドン氏率いる比較ゲノミクスグループの研究者であり、本研究の著者であるモイセス・ベルナベウ氏、サイオア・マンザーノ＝モラレス氏、マリーナ・マルセット＝ハウベン氏は説明する。 ミトコンドリア以外にも、この研究は真核生物の起源において、少なくとも他の2つの細菌グループの痕跡を特定した。 その一つである「プランクトミケス門（Planctomycetota）」は、細菌としては珍しい複雑さを持っており、より洗練された細胞に似た内部コンパートメントを持っていることで注目されている。 もう一つの「ミクソコッカス門（Myxococcota）」は、脂肪の処理や膜の形成といった代謝機能に関連している。研究者らによると、これらの貢献はすべて一度に行われたわけではない。プランクトミケス門の信号は最も古く、ミクソコッカス門とミトコンドリアの起源となった細菌の信号は、時間的に近い時期に現れている。 この姿は、複雑な細胞の祖先が、微生物マット（層状に組織化されたコミュニティで、異なる生物が多様な化学条件下で共生している）のような微生物で満たされた環境に住んでいたという考えと一致する。 このような近隣環境では、異なる生物間での遺伝子の交換により、将来の複雑な細胞が時間をかけて新しい能力を獲得できた可能性がある。 顕微鏡で見たコケの一種（Bryum capillare）の葉の生きた細胞。画像は、植物や藻類の細胞に存在する構造である葉緑体を示している。 Des_Callaghan/Wikimedia Commons 最も予期せぬ発見の一つは、まさにウイルスに関するものである。 この進化の初期段階で組み込まれた遺伝子の一部は、巨大ウイルス（核細胞質巨大DNAウイルス群）から来た可能性がある。これらは既知のウイルスの大部分よりもはるかに大きなゲノムを持ち、単細胞生物に感染する。著者らにとって、これらのウイルスは、同じ環境内の微生物間で遺伝物質を運ぶ、遺伝子転送の媒体として機能していた可能性がある。 この研究は、ガバルドン氏自身が2016年に「ネイチャー」誌で発表した、ミトコンドリアがこのプロセスの比較的遅い段階で獲得された可能性があるという研究の流れを汲むものである。 より多くのゲノムデータと強力な計算ツールにより、チームは現在、どの他の生物がこの共通祖先に痕跡を残したかを詳細に明らかにすることができた。将来的に、この種の知識は、微生物のセットから人工生命体を開発することを目指すバイオテクノロジー研究への道を開く可能性があると著者らは述べている。 「すべてのゲノムは、その歴史の痕跡を保存しています。 真核生物の場合、これらの痕跡は微生物間の古代の同盟について語っています。それらを理解することは、私たちが何者であり、どこから来たのかという非常に深い問いに答える助けとなります」とガバルドン氏は締めくくった。 動画: 汚染は本当に空をより美しくするのか？ 汚染は本当に空をより美しくするのか？