細胞サイズの変化と外環境の関係
５年Ａ組 氏 名 東野 友哉
指導教諭 氏 名 櫻井 昭

１ 要約ジャイアントブレファリズマの形態変化の研究を行うための基礎研究として、培養過程でのブレファリズマのサイズ変化と個体数変化を調べた。
キーワード
ブレファリズマ 学名 Blepharisma japonicam(繊毛虫門、異毛網、ラッパムシ目、ブレファリズマ科、ブレファリズマ属)
ブレファリズマは特定の環境下（饑餓状態）に置かれると、共食いをし、巨大化するという性質を持っている。
本研究では巨大化したブレファリズマを「ジャイアントブレファリズマ」とよぶことにする。

200μm

普通サイズのブレファリズマ

200μm

巨大化したブレファリズマ（＝ジャイアントブレファリズマ）２ 研究の背景
ブレファリズマが巨大化する過程を見て、興味を持った。また、この形質変化の研究は手つかずの部分が多いと聞き、研究することにした。研究に当たって、奈良女子大学理学部生物科学科細胞情報分野
春本晃江教授より、Blepharisma japonicam の R1072 と R1072-48-Ⅱ-1 の二つの株を分けて頂いた。

３ 目的
ブレファリズマはどういった条件で巨大化するのか、またそのときのプロセスはどうなっているのか調べる。そして、ジャイアントブレファリズマとはどういった特徴を持っているのか明らかにする。

４ 研究内容ブレファリズマとジャイアントブレファリズマの基礎データを得るために、以下のような実験を行った。
① R1072 と R1072-48-Ⅱ-1 を通常培養し、ブレファリズマの個体数変化を観察する。
② R1072 と R1072-48-Ⅱ-1 を通常培養し、ブレファリズマのサイズを測定する。
(1)

実験方法

a)

ブレファリズマの培養方法
バクテリア(Enterobacter aerogenes)を増殖させたレタス培養液をエサとして用い、インキュベーターで培養する。

b)

観察方法（カウント法とサイズ測定法）
毎日 1000μℓずつ 3 回サンプリングし、実体顕微鏡下で個体数のカウントを行う。また、光学顕微鏡を用いデジタルカメラで細胞を撮影し、パソコン画面上で長径と短径そして口径サイズの測定を行う。
観察時には、他の菌が混ざらないよう、熱殺菌、消毒など、無菌操作を心掛けた。

(2)

実験結果

① ジャイアントブレファリズマの個体数変化とブレファリズマの個体数変化（図 1)
飢え継ぎを行った 1 日目から、ジャイアントブレファリズマの数は減っていき、3 日目には一匹もいなくなった。このときブレファリズマ全体の個体数変化は増殖傾向にあった。11 日目から 13日目の観測データはないが、ブレファリズマ全体の個体数が減っている 14 日目から、ジャイアントブレファリズマの個体数は多くなっている。

R1072

R1072-48-Ⅱ-1

R1072のジャイアント

R1072・48-Ⅱ-1のジャイアント

100

40302510201510

ジャイアントブレファリズマの個体数（cells/ml)

ブレファリズマの個体数(cells/ml)

3551012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18

培養日数（日目）

図１．個体数変化

このグラフは、ブレファリズマを培養する過程で、植え継ぎを行った日を１日目とした。1000μℓ中の個体数とジャイアントブレファリズマの個体数を数えたデータをグラフ化にしたものである。
② ブレファリズマのサイズ
ブレファリズマの形態には、長径が長いと短径も長い傾向にある（図２）。また、ブレファリズマの長径が長いと口径も大きくなる傾向にある（図３）。これは、普通サイズのブレファリズマだけでなく、ジャイアントブレファリズマにも同じ傾向が見られる。また、長径の長さが 400μm を超える
ブレファリズマが R1072 のブレファリズマよりも R1072-48-Ⅱ-1 のほうが多く見られることから、R1072-48-Ⅱ-1 のブレファリズマのほうが、ジャイアント化しやすい傾向にある。
400350短径(μm）

300
250
200
150
100
R1072
R1072-48-Ⅱ-15000

図２．長径と短径100200300400
長径(μm）

500600700

このグラフは、植え継ぎしてからの日数に関係なく、サイズ測定したすべての個体の長径と短径の関係を分布図にしたものである。

400350口径(μm）

300
2502000150100R1072
R1072・48‐Ⅱ-15000

図３．長径と口径

100200300
400
長径(μm）

500600700

このグラフは、植え継ぎしてからの日数に関係なく、サイズ測定したすべての個体の長径と口径の関係を分布図にしたものである。
(3)

考察

実験①の結果より、植え継ぎ直後のエサが多い時期に、ジャイアントブレファリズマがいなくなったことから、エサが多い状態であると、ジャイアントブレファリズマの状態ではいなくなるとか考えられる。また、バクテリアをすべて食べつくしたと思われる後半に、再びジャイアントブレファリズマが多く発生したことから、エサが少ないという環境条件が、ブレファリズマのジャイアント化の引き金になると考えられる。
実験②の結果より、ジャイアントブレファリズマは通常型のブレファリズマをそのまま大きくしただけと考えられる。そして、R1072 株より R1072-48-Ⅱ-1 株のほうが、ジャイアントブレファリズマの発生率が高いということがわかる。

６ まとめと今後の課題
今回の実験から以下のような傾向が分かった。
・

エサの量によって、ブレファリズマは細胞サイズを変化させる（エサが多いと普通サイズであるが、少なくなるとジャイアント化する）。

・

ジャイアントブレファリズマの形態は、通常のブレファリズマの長径と短径、口径の比をほとんど変えずに大きくしたような形態をしている（一部分が巨大化しているわけではない）。

・

ブレファリズマという同じ種の中でも、株間にジャイアント化し易さに差がある。

ブレファリズマのジャイアント化には、エサの減少という環境条件のほかに、「共食い」という現象が知られている。つまり、エサが少なくなると、共食いを開始して大きくなる可能性がある。また、実験観察を行っている中で、R48 株では個体の大きさにばらつきがあり、極端に小さいものや、大きいものが多く見られることに気づいた。だから、R48 株のほうがジャイアント化し易いのだろう。実験結果とこの発見をあわせて考えると、R48 株では大きな個体が小さな個体を捕食することができるので、共食いが発生しやすくなり、ジャイアントブレファリズマが多く発生したのではないかと推測できる。つまり、「大きいエサを食べた個体は、そのエサの大きさに合わせて巨大化するのではないか？」という仮説が立てられる。この仮説を証明するには、ブレファリズマに大きさの違うエサを与え、それぞれのブレファリズマの細胞サイズの変化を調べる必要がある。今後、バクテリアより大きくブレファリズマのエサとなるような微生物（Sathrophilus sp, Paramecium sp, など）を与え、ブレファリズマの細胞変化を測定するなどの実験をする予定である。
７ 参考文献・サイト
原生動物学会誌 第 36 巻 2003 年「ブレファリズマの接合」春本 晃江・杉浦 真由美
http://protist.i.hosei.ac.jp/Protist_menu.html「原生生物情報サーバー」

http://mail2.nara-edu.ac.jp/~masaki/「Call Biology Lab.」
８ 謝辞
奈良女子大学の春本晃江先生には、ブレファリズマの株を分けていただいた上、培養方法など多くの助言をいただきました。また、桜井先生や矢野先生には、実験観察や理論的考察などの面で、大変お世話になりました。諸先生方、ありがとうございました。