著者の所属・活動拠点の国は、カナダ、パキスタンです。

掲載誌：International Journal of Molecular Sciences

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

鶏舎の環境は、舎内やその周辺にすむ微生物の分布に影響します。こうした環境の微生物には、抗菌薬が効きにくくなる性質に関わる薬剤耐性遺伝子や、遺伝子を別の細菌へ運ぶ「可動性遺伝因子」を持つものが含まれます。研究チームは、それらが空気や、農地へまかれる敷料を通じて外部へ広がりうる点を、人・動物・環境の健康を一体で考える「ワンヘルス」の観点から懸念しています。一方、カナダを含む北米の採卵鶏の鶏舎環境では、耐性遺伝子を持つ微生物や可動性遺伝因子についての研究は多くありませんでした。

そこで研究チームは、採卵鶏の鶏舎で採った空気とふん（敷料）のDNA配列データから個々の微生物のゲノムを再構成することにしました。目的は、どの微生物が耐性遺伝子を持っているかを突き止めること、可動性遺伝因子を調べること、そして鶏舎に特有の微生物が果たす機能をよりよく理解することです。

何を、どのように調べたか

対象は、カナダ・アルバータ州の採卵鶏の鶏舎15棟です。同じ鶏舎から空気試料15点とふん試料15点を採りました。空気は、毎分530リットルで25分間吸引する装置で集めています。調査は高病原性鳥インフルエンザの流行に伴う防疫上の制限が続く時期に行われたため、立ち入れた15棟に限られました。これらの試料のDNA配列データは、研究チームが以前の論文で群集全体として解析したものです。今回は、そのデータを個々のゲノムの単位で解析し直しました。

試料には多くの微生物のDNAが混ざっています。研究チームは、短く読み取った配列をつなげて長い断片にし、同じ微生物に由来するとみられる断片をまとめました。こうして再構成したゲノムを「メタゲノム再構成ゲノム（MAG）」と呼びます。ゲノムがどれだけそろっているか（完全性）と、他の生物の配列がどれだけ混じっているか（汚染度）で品質を判定しました。完全性90%以上・汚染度5%未満を高品質、完全性50%以上・汚染度10%未満を中品質としています。

品質を満たしたゲノムについて、データベースと照らし合わせて分類を決め、薬剤耐性遺伝子を探しました。さらに、どの微生物がどの耐性遺伝子を持つかを網の目状の関係図として整理しました。高品質のゲノムでは、病原性に関わる遺伝子（病原性関連遺伝子）、アンモニアや硫黄の代謝などの機能に関わる遺伝子、プラスミドや転移因子などの可動性遺伝因子も調べています。

主な報告結果

再構成されたまとまりは計2476個でした。このうち1012個が中品質、251個が高品質と判定されました。高品質ゲノムのうち2個は古細菌で、どちらもメタン生成に関わるMethanobrevibacter woeseiでした。残る249個は細菌で、11門112種にわたっていました。249個のうち22個は既知の種に分類できませんでした。そのうち21個は属までは決まり、1個は属も決まりませんでした。251個のうち109個は空気、142個はふんに由来します。

耐性遺伝子を最も多く持っていたのは、ブドウ球菌属（Staphylococcus）と腸球菌属（Enterococcus）でした。ふんではこの2属が主な保有者でした。空気ではバクテロイデス属とブドウ球菌属が中心でした。ブドウ球菌属は空気とふんの両方で、抗菌薬エリスロマイシンへの耐性に関わるmsrA遺伝子とmphC遺伝子を持っていました。一方、バンコマイシン耐性に関わるvan遺伝子群は、ふん由来の腸球菌属からだけ見つかりました。

病原性関連遺伝子は、全ゲノムを通じて50種類が検出されました。付着・定着、莢膜（菌体を包む膜）の合成、毒素や酵素の産生、鉄の取り込み、分泌装置などに関わるものです。これらを持っていたのは大腸菌5個、腸球菌の一種Enterococcus faecalis 3個、Corynebacterium xerosis 2個などのゲノムで、遺伝子の大部分は大腸菌のゲノムで見つかりました。

機能の面では、アンモニア産生に関わる遺伝子が複数の微生物で見つかりました。尿素を分解するウレアーゼの遺伝子は、空気とふんの両方でブドウ球菌属、ルミノコッカス属、コリネバクテリウム属のゲノムに主にみられました。ほかに、グルタミン酸脱水素酵素の遺伝子はアリスティペス属とコリネバクテリウム属に、硝酸からアンモニアをつくる経路の遺伝子は大腸菌属にみられました。ブドウ球菌属からは、硫黄の代謝や水素の代謝に関わる遺伝子も検出されました。さらに、酸化ストレスへの防御、浸透圧への適応、亜鉛・カドミウム、水銀、ヒ素への耐性に関わる遺伝子も多くの微生物にみられ、ブドウ球菌属ではいずれも全ゲノムに含まれていました。

可動性遺伝因子では、挿入配列、転移因子、プラスミド、ウイルス由来の配列などが検出されました。その種類や量は菌によって異なりました。大腸菌のゲノムは、可動性遺伝因子、病原性関連遺伝子、耐性遺伝子のいずれも多く持つ集中点でした。耐性遺伝子や接合（細菌どうしの遺伝子受け渡し）に関わる遺伝子が、プラスミドと予測された配列と同じゲノム内にみられた例は、主にBradyrhizobium denitrificansと大腸菌のゲノムでした。

この報告が示すこと

研究チームは、鶏舎の微生物が多様な耐性遺伝子、ガスの発生に関わる代謝経路、病原性関連遺伝子を持ち、鶏舎環境で複雑な役割を担っていると結論づけています。群集全体の解析では分からなかった「どの菌が何を持つか」を、個々のゲノムの単位で示した点が今回の特徴です。研究チームはまた、耐性遺伝子と可動性遺伝因子がありふれた常在菌にもみられることから、耐性が鶏舎内で持続し、空気や敷料の農地散布を通じて外へ広がりうる可能性を指摘しています。こうした知見は、耐性の拡散やガスの排出を減らす対策を考える土台になると述べています。

ただし、著者らは限界も明記しています。調べたのは15棟だけで、事前に必要な試料数を計算していません。そのため結果は探索的・記述的なもので、生産環境全体のばらつきを捉えたものではないとしています。ゲノムから分かるのは微生物が持つ「潜在的な能力」であり、実際に遺伝子が働いているかは示していません。病原性関連遺伝子が見つかったことも、病原性の確認にはなりません。また、耐性遺伝子とプラスミドが同じゲノム内にみられても、両者が物理的につながっているかは解析しておらず、プラスミドが耐性遺伝子を運んでいるとは結論づけていません。

原著論文の著者・所属：Awais Ghaffar（Faculty of Veterinary Medicine, University of Calgary, 3280 Hospital Dr NW, Calgary, AB T2N 4Z6, Canada; Khan Bahadar Choudhry Mushtaq Ahmed, College of Veterinary and Animal Sciences, Narowal, University of Veterinary and Animal Sciences, Lahore 51600, Pakistan）、Mohamed Faizal Abdul-Careem（Faculty of Veterinary Medicine, University of Calgary, 3280 Hospital Dr NW, Calgary, AB T2N 4Z6, Canada）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Awais Ghaffar, Mohamed Faizal Abdul-Careem. Novel Insights into Metagenomic-Assembled Genomes from Layer Chicken Housing Environment. International Journal of Molecular Sciences（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-28. DOI: 10.3390/ijms27177732. 原著ライセンス：CC BY.