著者の所属・活動拠点の国は、中国、イギリスです。

掲載誌：Microorganisms

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

ナマコは海底の砂泥を大量に飲み込み、そこに含まれる有機物を栄養にして暮らす生き物です。栄養の乏しい海では、砂泥中の細菌がナマコにとって大切な栄養源になると考えられています。またナマコの消化管にすむ細菌は、ナマコ自身の遺伝子にない多糖分解酵素を持つなど、宿主の消化を補っていることがこれまでの研究で示されてきました。

ただし従来の研究の多くは腸だけを調べており、周囲の砂泥から体表、さらに消化管へと続く一連の場所を通して細菌を比べた例は多くありませんでした。研究チームは、南シナ海に広く分布し食用として価値の高いナマコの一種、ホロスリア・レウコスピロタ（Holothuria leucospilota）を対象に、体の部位ごとに細菌の集団がどう違うかを明らかにしようとしました。そのうえで、部位ごとの「環境によるふるい分け」、つまり各部位の条件に合う細菌だけが選ばれて定着するしくみが、細菌の顔ぶれを形づくっているという仮説を検討しました。

何を、どのように調べたか

2024年8月、海南島・三亜の沿岸で潜水により、大きさがそろい体表に傷のない健康な個体を12匹採集しました。4匹からは体表の粘液と表層の細胞を、別の4匹からは前腸の内容物を、さらに別の4匹からは後腸の内容物を採取しました。体表を調べた個体のそばの4地点では、海底表層（深さ0〜2センチ）の砂泥も採りました。砂泥・体表・前腸・後腸の4区分について各4試料、計16試料です。

細菌の種類は、細菌が共通して持つ16S rRNA遺伝子の一部を読み取る方法で調べました。読み取った配列は、わずかな違いも区別した配列の型（ASV）に整理し、データベースと照合して細菌の分類群を割り当てました。そのうえで、試料内の細菌の多様さ、区分間での細菌構成の違い、多く見られる細菌の種類を比べました。さらに、検出された細菌の種類をもとに、その集団が持つと推定される代謝などの機能を、計算によって予測しました。

主な報告結果

細菌の多様さは周囲の砂泥が最も高く、ナマコの体の各部位ではずっと低いと報告されました。多様さを示すシャノン指数は、砂泥が7.33、後腸が5.38、体表が4.43、前腸が3.96でした。1試料あたりのASVの数も、砂泥が平均497で、体表242、前腸244、後腸331を上回りました。

細菌の構成を比べると、砂泥の試料はナマコの体の試料とはっきり分かれ、体表の細菌はその中間に位置しました。4区分すべてに共通したASVは177にとどまりました。一方、砂泥だけに見られたASVは328あったのに対し、体表・前腸・後腸だけに見られたASVはそれぞれ38、23、28と少数でした。統計的な比較でも、砂泥と体表・前腸・後腸のそれぞれとの間に有意な違いが認められました。前腸と後腸の間には有意な違いは見られませんでしたが、著者らは、有意差がないことは両者が同じであることの証明にはならないとしています。

細菌のおおまかなグループ（門）では、プロテオバクテリア、バクテロイデテス、ファーミキューテスがすべての試料で中心的な存在でした。シアノバクテリアはナマコの体の試料で10.63〜30.96%を占めたのに対し、砂泥では3.79%でした。反対に、放線菌の仲間は砂泥で6.25%と、体の各部位（0.32〜0.61%）より多く見られました。

より細かい分類（属）では、部位ごとに主役が異なりました。体表ではNS11-12海洋グループと呼ばれる細菌が35.01%を占めましたが、ほかの3区分にはほとんどいませんでした。ビブリオ属は砂泥（8.75%）と前腸（15.61%）で最も多い一方、体表では1.49%でした。後腸ではロドバクター科の細菌（7.28%）が最も多く、プレボテラ属（6.14%）、シュードモナス属（5.04%）が続きました。ウォエセイア属（7.59%）は砂泥だけに、スピロヘータ属（7.12%）はほぼ前腸だけに見られました。シュードモナス属は砂泥からは検出されませんでしたが、体表（6.04%）、前腸（4.58%）、後腸（5.04%）に一貫して存在していました。

機能の予測では、どの試料でも代謝、遺伝情報の処理、環境情報の処理に関わる機能が大きな割合を占めました。体表の細菌では、環境情報の処理に関わる遺伝子の割合が、ほかの部位の試料より約0.04高いと推定されました。研究チームは、体表が常に外の環境にさらされていることを理由の候補に挙げています。

この報告が示すこと

研究チームは、このナマコの細菌は砂泥・体表・前腸・後腸で場所ごとに異なる構成をとっていると結論づけました。周囲の細菌がそのまま入り込むのではなく、体表、さらに消化管と段階的にふるい分けられて定着するという見方と一致する結果だとしています。また、砂泥は体にすむ細菌の供給源になりうるものの、砂泥の細菌が多様であることだけでは腸の細菌の構成は決まらないと述べています。体表の細菌は環境の変化を感じ取る役割、腸の細菌は炭水化物やアミノ酸などの代謝の役割に傾いており、この役割分担が、栄養の乏しい海底でナマコが生きることに役立っている可能性があると考察しています。

一方で、研究チームは多くの限界を挙げています。各区分は4試料と少なく、統計的な判断の確かさには限りがあります。試料は一つの海域で一つの月に採ったもので、季節や場所が変われば結果が異なる可能性があり、南シナ海全体やこの種全体に当てはめるには注意が必要です。部位ごとに別の個体から採取したため、細菌が定着していく順序を直接示すことはできず、偶然による影響も正式には否定できていません。機能は遺伝子情報から推定した潜在的な能力であり、実際の働きを測ったものではありません。ビブリオ属やウォエセイア属の分布の理由として挙げた免疫や付着性の関与も、直接は調べていません。著者らはこの研究を、ナマコの複数部位の細菌を理解するための記述的な基礎資料と位置づけています。

原著論文の著者・所属：Xiaoyu Chen（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Xinye Chen（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Jinrong Shou（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Jiaojiao Zhang（Biological Physics Laboratory, School of Physics and Astronomy, University of Manchester, Schuster Building, Manchester M13 9PL, UK; College of Food and Health, Zhejiang A&F University, Hangzhou 311300, China）、Jiening Zou（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Xinyi Bao（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Zonghe Yu（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）、Xiaoyong Zhang（University Joint Laboratory of Guangdong Province, Hong Kong and Macao Region on Marine Bioresource Conservation and Exploitation, College of Marine Sciences, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China）

※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）：Xiaoyu Chen, Xinye Chen, Jinrong Shou, et al. Compartment-Specific Differentiation of Bacterial Communities in the Sea Cucumber Holothuria leucospilota from the South China Sea. Microorganisms（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-08-27. DOI: 10.3390/microorganisms14091900. 原著ライセンス：CC BY.