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春田 伸 准教授

春田 伸 准教授

都市教養学部 理工学系 生命科学コース
春田 伸 准教授

キーワード:
生態系, 微生物, 休眠

知らないことだらけの微生物の不思議な世界をのぞいてみよう!

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わかっている微生物はわずかに1%

微生物は目に見えない小さな存在ですが、地球の環境を守り、物質の循環機能を促すなど、とても大きな役割を果たしています。その種類は非常に多く、例えば地面の土1グラム中には、およそ1万種の微生物が生存していると言われます。しかし、その中から個別に抽出して調べることができるのは、現在のところ、わずか1%程度です。ある意味、私たちは未知の微生物に囲まれて暮らしていると言ってもいいでしょう。

微生物同士が作るミクロな世界

微生物の研究というと、従来は、1種類ずつ分けて取り出し、個々の性質を調べるというのが主流でした。しかし、実際に微生物が生存する環境では、1種類のみが単独かつ均質に存在するということはありません。さまざまな微生物が協同・競争しながら、ミクロな世界で「生態系(エコシステム)」を作っています。面白いことに、そうした生態系の中では、個々の微生物を単体で研究しているときには見られないような性質を確認することができます。
例えば光合成をするAという微生物は、1種類だけではうまく生きられないのに、もう1種類Bという微生物を入れてやると生育するようになる、といった例があります。単体では80度の温度で死んでしまう微生物が、別の種と共存している環境中では80度でも生き長らえているという例もあります。もちろんこうした友好関係だけでなく、ほかの微生物を食べたり排除したりするものもいれば、ひっそり息を潜めて生活し、生態系の変化を感知して起き出すものもいます。

関係性の中で発現する性質に注目した研究も

つまり、微生物が1種類ではなく複数で関わり合うときに、思いがけない性質を発揮するということです。ここ十数年で、ようやくそれがわかりはじめた段階ですが、今後はそうした関係性の中で微生物を研究することで、新たな機能を発見し、それを産業や環境保全に生かし、私たちの健康に役立てたりしていくことも可能になっていくでしょう。

眠っている微生物の秘めたる力

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微生物の研究の方向性はさまざま

微生物を研究する学問領域は、医学や薬学、農学、工学、理学など多岐にわたっていますが、それぞれ、微生物のとらえ方は異なります。例えば病原菌としての微生物であれば、「いかに殺すか」という研究が成り立ち、産業応用としての微生物なら、「いかに活躍させるか」という研究が発展してきました。環境に目を向けると、活動を抑えて眠っているかのような微生物が多数存在することから、「いかに眠らせるか」「いかに起こすか」という研究が盛んに行われるようになっています。

微生物から探る「生命」の姿

生物は、「生きている」とき、何らかの活動をします。微生物の場合、分裂して増えているかどうかが生死の見きわめの第一のヒントになります。とはいえ、環境中で常に分裂しているわけではありません。「生きている」状態は、どのように維持されるのでしょうか。これは「生命」の本質にかかわる課題です。
それを実際に調べるため、微生物が分裂しない状態を意図的に作り、細胞内の遺伝子やたんぱく質の状態を観察するという研究が行われています。その一つのきっかけとなったのが、光合成をする微生物です。光を与えることで体内にエネルギーを作らせ、分裂しないで生きている状態を作るのです。

眠っている微生物の大切な役割

微生物は環境中で常に分裂しているわけではありません。分裂していないが死んでもいない、「休眠」状態の期間がとても長いわけです。そうした休眠状態になると、熱などのストレスに対する抵抗性が上昇することがあります。実は、分裂していないときが微生物の本来の姿なのかもしれません。そこには、まだまだ私たちの知らない微生物の性質が隠れているようです。
そんな眠っている微生物も、何かの環境変化を感知し、再び分裂しはじめます。このようにして、環境中で驚くほど多様な微生物が共存し、それらが変化に対して覚醒・分裂することで、生態系が安定に維持されているのでしょう。

高校生・受験生の皆さんへのメッセージ

99%以上の微生物は、まだ実態がわかっていません。それらを解明するというのは、非常に面白い挑戦です!
まずは研究方法を工夫することが重要ですが、生物や微生物のことしか知らないというのでは、新しい発想は生まれません。化学、物理をはじめ、ヒントになるものはさまざまな分野にあるので、興味の幅を広げておきましょう。そして、それらを関連づけて、未解明の生命・自然現象を想像できるようなイメージトレーニングを日頃から心がけておくといいと思います。

夢ナビ編集部監修

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