理学部生物学科

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「粘菌という生き物」 【2006年12月号】

粘菌とは?

 粘菌という生物をご存知ですか?正確には、粘菌は真性粘菌(変形菌とも言います)と細胞性粘菌に分けられます。この両者は似ているようで、遠い存在と考えられています。細胞性粘菌で研究材料として最も良く用いられているキイロタマホコリカビ(下の写真)はほとんどの高校の教科書(生物1)に載っていて、今年のセンター入試にも出題されました。それでも、一般の高校生には特別なことがない限り目にする機会がなく、なじみの薄い生き物かも知れません。自然界では森の中の落ち葉の下とかにいて、大きさがせいぜい2mm以下で透明ですから、そこに存在していても通り過ごしてしまいそうです。
 一方の変形菌の方もハイキング中に森の中で良く見かけます。下の写真は実験室中で寒天の上に飼っているものです。写真の時期は変形体と呼ばれる時期で、これで1つの細胞です。核はたくさんあって分裂して増えるのですが、細胞質が分れないために細胞としては1つです。変形体は黄色だけでなく、種類によっては青とか白、紺色と様々な色をしていています。これが森の中にあって、倒木とかの上にはい上がってきたりするので見つけやすいです。大きいものでは1メートル近くに達するものもあるそうです。これからの季節は結構たくさんの種類が出てきますので、みなさんも注意して探してみましょう。
細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)と変形菌(モジホコリカビ)の写真

細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)と変形菌(モジホコリカビ)の写真。(左側)細胞性粘菌は実態顕微鏡で拡大して撮影しています。赤い色は人工の色素で着色した個体です。(右側)変形菌の移動体をシャーレで飼っている様子。濃い黄色い粒は餌として与えたオートミールです。シャーレは直径9 cmで、黄色い変形体の部分は全部1つの細胞です。

細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)の細胞

細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)の細胞。(左側)水色に見えるのは染色された核内のDNAです。GFPと呼ばれる蛍光タンパク質を細胞質で発現させて蛍光顕微鏡で観察しました。(右側)蛍光で標識した人工の餌を食べさせた細胞を同様に観察したものです。

動物か植物か?

 さて、この生き物、とても奇妙な生活環を持っていて、どの生物に近いかというたとえが難しいです。ここでは、細胞性粘菌の話をしましょう。細胞性粘菌は、まわりに餌があるとき(バクテリアや酵母菌を餌としています)は、独立したアメーバ細胞として餌を盛んに食べて、分裂して数を増やします。このとき、アメーバ細胞は自由に動き回ることができ、いわば動物細胞のように振るまい、かつ単細胞生物として生活しています。ところが、餌がなくなると一部の細胞がある化学物質を出すようになり、その細胞に向かっておよそ10万個の細胞が集まって1つの集合体を作ります。さまざまな研究から、このときの集合体は単なる細胞の集まりではなく、われわれヒトのような多細胞生物が持っている特徴のほとんどを持っているので、多細胞生物ということができます。集合体は条件の良い場所をもとめて、移動体(ナメクジ構造)を形成して移動します。やがて、ある場所で移動を止め子実体と呼ばれる構造を作ります。この子実体は、柄と呼ばれる細胞の上に胞子をたくさん含んだ胞子のうが乗っているような構造です。柄は液胞が発達してセルロースなどを外に分泌した死んだ細胞で、子実体はまるで植物体のような生き物です。つまり、細胞性粘菌は単細胞生物と多細胞生物の両方の時期があり、動物と植物の両方の特徴を持つ生き物です。
 それでは、動物なのでしょうか植物なのでしょうか、それとも菌類なのでしょうか?これに関して、最近になってある程度の答えが出ました。国際的な協力によって、細胞性粘菌の全ゲノムの配列が決定されました。その研究成果から分かってきたことは、粘菌は粘菌であるということです。当たり前かも知れませんが、非常に重要な発見でした。また、この研究からは粘菌が単なる粘菌という変わり種の生き物として放っておくにはもったいない非常に重要な情報をたくさん持っていることが分かってきました。それらについては、また次回以降に述べることにしましょう。
細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)の生活環

細胞性粘菌(キイロタマホコリカビ)の生活環。1)胞子は楕円形をしています。種によって形が違います。2)胞子から発芽したアメーバ細胞は餌を食べながら増殖します。また、活発に動き回ります。3)餌がなくなった細胞は集合します。4)ナメクジ状の移動体を作り、動き回ります。5)適した場所を見つけて子実体を形成します。

(分子発生生物学研究室:川田健文)

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