海生酵母の原生知能探究

公募研究

研究領域	ジオラマ環境で覚醒する原生知能を定式化する細胞行動力学
研究課題/領域番号	24H01469
研究種目	学術変革領域研究(A)
配分区分	補助金
審査区分	学術変革領域研究区分(Ⅳ)
研究機関	名古屋大学
研究代表者	五島剛太名古屋大学, 理学研究科, 教授 (20447840)
研究期間 (年度)	2024-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス	交付 (2025年度)
配分額 *注記	7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円) 2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円) 2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード	海生真菌類 / 黒色酵母 / 進化実験
研究開始時の研究の概要	近海から単離した黒色酵母数種が、細胞密度に応じて多細胞性と単細胞性の生活を切り換えることを見出した。本研究では、以下の仮説を検証する。「海生酵母は周辺環境を感知し、基質接着に適した『定着型』の多細胞体と、他所へ移行しうる『行動型』の単細胞体を切り換える。この表現型の可塑性は、複雑な野外環境において酵母が獲得した原生知能である」。仮説検証のため、生物採集とゲノム情報解析、実験室での実験を並行して行う。
研究実績の概要	実験所前の海から単離した黒色酵母数種が、細胞密度に応じて多細胞性と単細胞性の生活を切り換えることを見出した。本研究の目標は、以下の仮説の検証である。「海生酵母は周辺環境を感知し、基質接着に適した『定着型』の多細胞体と、他所へ移行しうる『行動型』の単細胞体を切り換える。この表現型の可塑性は、複雑な野外環境において酵母が獲得した原生知能である」。仮説検証のため、生物採集とゲノム情報解析、実験室での実験を並行して行うことを計画している。 24年度はまず、実験室内で多（単）細胞型の選択を継続する進化実験（experimental evolution）により、切り換えが行われない変異体を30株以上取得し、変異体の原因遺伝子を全ゲノム配列解析により特定した。すると、モデル生物種で特定のシグナル伝達経路に関わることが知られている遺伝子に多くの変異が見つかり、遺伝子破壊株を作成することでそれらが原因遺伝子であることを確認した。すなわち、表現型切り換えの分子基盤の一端が明らかになった。また、海底に生息する動物の体表から、多細胞型優勢となる黒色酵母を複数株取得した。そのような表現型を示す株はこれまで10度以降採取している表層海水からは得られたことがない。実験室での動物との共培養実験の結果、動物もしくは共生する細菌から産出される何らかの化学物質が黒色酵母の表現型切り換えに影響を与えていることが示された。すなわち、化学コミュニケーションの存在が示唆された。
現在までの達成度	現在までの達成度 2: おおむね順調に進展している理由当初予定していた２テーマについて、いずれも進展が見られたため。
今後の研究の推進方策	本研究の中心仮説「海生酵母は周辺環境を感知し、基質接着に適した『定着型』の多細胞体と、他所へ移行しうる『行動型』の単細胞体を切り換える。この表現型の可塑性は、複雑な野外環境において酵母が獲得した原生知能である」、の検証のため、予定通り、以下の２つの柱について研究を進める。１：ジオラマ環境下で顕在化する表現型可塑性の分子・細胞機構を解明する２：野外環境でどのように表現型可塑性を生かして増殖しているのかを解明する１では関与遺伝子を複数見出せたこと、２では化学コミュニケーションの存在が示唆されたことから、いずれも研究の進展が期待される。