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最終更新日:2022.08.05

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トピックス 2022.08.05

【研究成果】大腸菌を昆虫共生細菌に進化させることに成功 - 普通の細菌が単一突然変異でカメムシの生存を支える必須共生細菌になる -

産業技術総合研究所
東京大学大学院理学系研究科
東京大学大学院総合文化研究科
科学技術振興機構(JST)

発表のポイント

  • 実験室で大腸菌を昆虫共生細菌に進化させることに成功
  • 大腸菌が単一突然変異でカメムシの生存を支える必須共生細菌になる
  • 常識を覆し、共生進化が迅速かつ容易に起こりうることを示す

発表概要

 国立研究開発法人 産業技術総合研究所(以下「産総研」という)生物プロセス研究部門生物共生進化機構研究グループ 古賀 隆一 研究グループ長、森山 実 主任研究員、深津 武馬 首席研究員 兼 ERATO深津共生進化機構プロジェクト 研究総括は、国立大学法人 東京大学 大学院理学系研究科 古澤 力 教授、国立大学法人 東京大学 大学院総合文化研究科 若本 祐一 教授らと共同で、共生細菌なしでは生きられないチャバネアオカメムシから共生細菌を除去し、かわりに高速進化大腸菌を感染させて実験室で継続的に飼育維持することにより、数ヶ月から1年ほどの短期間のうちに、広域転写制御系に生じた単一突然変異により、大腸菌が宿主カメムシの生存を支える必須共生細菌に進化しうることを明らかにした。

 本研究により、宿主の生存に必須な共生微生物の進化が、従来考えられていたよりも迅速かつ容易に起こりうることが示された。分子生物学のモデル細菌として最も研究が進んでいる大腸菌を共生細菌に進化させることができたことは画期的である。この昆虫―大腸菌実験共生進化系を用いることにより、今後、共生進化の過程や機構に関する理解が飛躍的に進展することが期待される。

 なお、本研究成果は、2022年8月4日(英国夏時間)に国際学術誌「Nature Microbiology」にオンライン掲載されました。

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図:共生進化前後の大腸菌およびそれらに感染したチャバネアオカメムシ成虫
進化前の大腸菌は細長く、感染虫の羽化率は低く、体は小型で褐色だが(左)、
進化後の大腸菌は短くなり、感染虫の羽化率は改善し、体は大きく緑色になる(右)。

論文情報

掲載誌:Nature Microbiology
論文タイトル:Single mutation makes Escherichia coli an insect mutualist
著者:Ryuichi Koga, Minoru Moriyama, Naoko Onodera-Tanifuji, Yoshiko Ishii, Hiroki Takai, Masaki Mizutani, Kohei Oguchi, Reiko Okura, Shingo Suzuki, Yasuhiro Goto, Tetsuya Hayashi, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Yudai Nishide, Takahiro Hosokawa, Yuichi Wakamoto, Chikara Furusawa, Takema Fukatsu
DOI:10.1038/s41564-022-01179-9


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リリース資料(PDF)

―東京大学大学院総合文化研究科・教養学部 広報室―

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