〔定時総会講演要約〕

ゴリラの森からヒマラヤの氷河まで−動物の腸内細菌の生理・生態・ゲノム構造を通して見える世界−
牛田一成

京都府立大学大学院 生命環境科学研究科「フィールドワークとラボワークの両立」を目指して研究を進めている。アジア，アフリカの辺境の地における野生動物や氷河の観察と採材を，実験室における生化学・分子生物学解析と直結させ，新たな知見を得るとともに，いずれの場でも高い水準を発揮できる人材の育成を目指している。具体的には，腸内菌と宿主の共進化機構の解明など理学的な研究に加えて，微生物を対象とすることで，新規性の高い有用菌の確保につなげる試みでもある。
（キーワード：腸内細菌，野生動物，氷河，有用菌）

イチョウ，スローロリスなど次第に対象地域や１．フィールドワークとラボワークの融合

動物が拡大する中で，それぞれ独立した研究費

ここ数年来，食品科学工学会や日本乳酸菌学の関係から，これらの対象を同時に複数こなさ会をはじめとして，いくつかの学協会のシンポざるを得ない状況におちいり，みるみる片手間ジウムで講演の機会をいただいて，これまでのでこなせる規模ではなくなってしまった。一方フィールド調査についてお話ししている。これで，現在の研究室に分属してくる学生は，学科らの学会名を見ていただけるとわかるように，の事情もあって，野生動物の微生物研究に関心

著者は，もともと人やモデル動物，そして家畜を持つものは，ほぼ皆無である。そのため，現の腸内細菌やプロバイオティクスについて，産在では，ゴリラの乳酸菌をテーマとして学位を業利用を念頭に置いて研究してきた（Ohashi

取得したポスドク１名の協力を得て２名で研究andを実施する状況になっている。

Ushida，
２００９；亀上・牛田，２０１４ほ か）。

２０００年以前にも，チベット高原やモンゴルのゴ

現在の日本で，フィールド技術と実験室の分

ビ砂漠で家畜を中心とした研究に参加してきた子生物学や生化学技術の双方に習熟している若が，２０００年以降，特にアフリカ（熱帯雨林とサ手研究者は，知る限りで５〜６名程度にすぎなハラ砂漠）における野生動物の腸内細菌研究やいから，その意味でも，極めてオリジナリテ

ヒマラヤや南極の氷河中から検出される腸内細ィーが高い分野だと思う。実際，実験を習う以菌と薬剤耐性菌の研究を進めるようになった。

上のことが要求される。たとえば，野外（しかブータンやネパールの氷河の細菌に加えて，ニも海外である）における状況判断力や適応力，シチンパンジー，ニシローランドゴリラ，マウ

そんな状況でも実験をラボレベルで遂行できる

ンテンゴリラ，マルミミゾウ，アカカワイノシ

実力（たとえば，使う試薬の組成の意味がわか

シ，ニホンイノシシ，ヤクシマザル，ニホンラっていないと，それが手に入らない場合に次善― 52 ―

牛田：ゴリラの森からヒマラヤの氷河までの策が用意できない）など，さまざまな点で高り検出されたりした時と事情は似ているかもしい応用力が要求される分野だと考えるが，逆にれないが，非特異的増幅だからということで，大勢に流され自分で考えるよりも教えてもらいたいていは無視してもよいとされるが，フィーたがる傾向の強い学生たちには，面倒くさいだ

ルドの場合，見るつもりではなかったのに見えけで全く魅力なく見えてしまうのか，あるいはてしまったモノは，非特異的だから無視してよ

そこまでの能力がないと自覚して敬遠するのいとはなかなかならない。見るつもりでなかっか，当分，この分野に人が充足することはなさたモノは見えるはずがないのだから，見なかっそうである。

たことにして捨象してしまうことが，科学とし先日の講演の中で，１６才の時に読んだ「ゴリラとピグミーの森」（伊谷，１９６６）に導かれて，て正しいのかどうかという葛藤と常に闘うことになる。

紆余曲折を経ながらも，５０才になろうとする時

一方で，「見ること」を重視するフィールドにようやくその現場にたどり着いた個人史をお系の人から裸眼で見えない「モノ」の分析を依話しさせていただいたが，概念的なことを一つ頼されることも多いのだが，多くの場合で，分だけ言うとすると，実験室で行う実験は，「見子生物学や生化学の分析というものがよく理解るつもりのモノしか見えない」ことによる論理されていないので，サンプリングの手法が適切の一貫性が前提であり，「見るつもりでないモではない場合が目立つ。こんな取り方と保存のノまで見えてしまう」ことの多い野外の調査研され方をしたサンプルが送りつけられたとして究とは，大きく異なるということだろう。前者

も，いったい何を解析すればよいのかとなっては，たいていの場合，「ああすれば，こうなるしまうことがままある。仕方がないので，自分vs．
こうならない」の繰り返しで議論を進めてで取りに行こうとしたというのも，フィールドいくのだが，野外で特に野生動物を対象としたに出て行くことになった理由の一つでもある。

ときには，実験動物のように野生動物を扱うこ

こうした個人史や現場現場によって違うフィーとが不可能なため「ああすれば」ということがルドの機微に関しては，拙著「ゴリラの森でうあまり設定できない。それに加えて，その場のんちを拾う」（牛田，２０１２a）のなかで詳述して測定系が裸眼か，あってもせいぜいカメラトラいるのでご関心の向きは，参照されたい。

ップや赤外線スコープだから，そもそもよほどよく見ていないと研究そのものが成立しない２．氷河の微生物とゴリラの乳酸菌が，一方で，見るつもりのないモノもたくさん

ヒマラヤの氷河とアフリカの熱帯雨林は，京見えてしまう。よほど注意してみないといけな

都大学山岳部（前身は，第三高等学校旅行部）

いという緊張感は，実験室の科学だって同様とと京都大学学士山岳会の創設者である今西錦司いわれるかもしれないが，当分その事象が再現博士の二大探検フィールドであった。１９２８年にされない可能性は，野外の方がはるかに大き京都大学を卒業された創設者たちには，今西先い。例えば，一年待たないと動物は次の繁殖期

生の他，西堀栄三郎先生，桑原武夫先生と夭折に入らなかったりするためだし，出会うことがされた高橋健治さんがおられたが，戦前の満州すでに挑戦というような状況では，偶然の出会から始まって，ヒマラヤ，アフリカ熱帯林，そいは途方もなく貴重である。また，見るつもりして南極というのが，これらの先生方の足跡でのないモノがたくさん見えてしまうのは，実験ある。梅棹忠夫先生，吉良龍夫先生，川喜多二室ではあまり起こらない事象である。PCR や郎先生，藤田和夫先生，和崎洋一先生，戦死さウェスタンブロットで想定外のものが増幅したれた伴豊さんは，いわば１．
５世代で，人類学，― 53 ―

JATAFF ジャーナル ４（１１）２０１６
氷河学，地質学，生態学などフィールド系の学

シチンパンジーの食物と腸内細菌の研究を開始

問分野を確立された先生がきら星のごとく立ちし，ニシチンパンジーのガム食の栄養生理的な並ぶ。これらの先生方の薫陶を受けた第２世代

意義の解明，ニシチンパンジー大腸内に生息すが伊谷先生たちの世代で，我々は，その次の世る繊毛虫の分子系統，野生と飼育下の腸内細菌代にあたるが，実験室の科学からフィールド科の比較検討を行うことができた。これらの研究学に入っていったものは，これらの山岳部や探の後，野生霊長類の腸内細菌研究が諸外国でも検部の系統からは，たぶんいないと思う。

行われるようになったので，新しい領域を開拓氷河の生物という課題自体は，幸島司郎京大したと自負している。

教授（山岳部時代の後輩）のオリジナルなアイ

ところで，このような分子生態学的な手法のデアであるが，共同研究を続ける中で，南極や持ち込みによって飼育下チンパンジーの腸内菌北極のアイスコア試料から動物由来と考えられが野生個体と大きく異なっていることを証明しる細菌が大量に検出できることを明らかにしてたものの，実際にどのような性質を持った細菌きた。とりわけ薬剤耐性菌の検出状況から，人が飼育下で失われているのかまでは当時の方法

間が地球環境に与えたインパクトとして評価で論では明らかにすることができなかった。系統きることが期待されたので，探索範囲を地球上解析から機能性を推定することはできないからの氷河表層雪にもとめてその分布を調べた。詳である。そのため，腸内細菌の多数派である絶細は，既報の総説を参照していただきたい（瀬対嫌気性菌の分離と同定，培養下における生化

川ら，２０１４）。この種の仕事が可能となったの学的な機能評価が必要と感じ，２００７年以降，野は，ひとえに分子生物学の技術の発達による。

生動物の腸内に生息する絶対嫌気性菌の野外にもっとも，モンスーンの雨の中をヤマビルに襲おける分離培養法の確立に努めた。それによわれながら，標高５０００m の氷河末端までたどり，世界で初めて野生ニシチンパンジーからビり着き，そこにテントを張って，毎日６，０００m

フィズス菌 Bifidobacterium angulatum の分離に近くまで登っては氷に穴を掘り，試料採取をす成功し，その後，ガボン共和国の野生ニシローるほか，気象観測や地形測量等の種々の作業にランドゴリラから新種のビフィズス菌（B．
mou-従事する日々を１ヶ月あまり続けるのは，このkalabense），新種乳酸桿菌（Lactobacillus gorri-種の「旅行」が好きでないとつとまらないし，lae）の発見に至った。また，ウガンダ共和国

とても学生に強要することはできないとは思のマウンテンゴリラからも同種の乳酸桿菌を分う。

離することに成功し，土田さやか博士が詳細解氷河の微生物研究でいくつか得られた結果の析中である。また，次世代シーケンサーを利用うち，一つを紹介するとすれば，薬剤耐性菌分してニシローランドゴリラとチュウオウチンパ

布の地球規模での俯瞰になるだろう。南緯７０度

ンジーの腸内菌叢構成の異同を明らかにするとの線に分布の境界があるように見えたのだが，ともに，ゴリラ特異的乳酸桿菌の全ゲノムの解薬剤耐性菌の分布が，地球の大気循環機構に影読を実施した。ゴリラとチンパンジー腸内細菌響を受けていることを示している。南北の緯度のプロファイルは，Clostridium cluster IV と７０度には，大気循環の切れ目があるからだ。

XIVa，Prevotella 属 Bacteroides 属 を 中 心 と し同じ頃，アフリカの野生チンパンジーの腸内た CFB グループが主体であることに違いはな細菌の検索を始めた。氷河微生物の手法が，野く，そのレベルであればヒトの腸内細菌叢の構生動物の糞に十分適用できる自信がついたから成とあまり変わらないが，セルロース分解細菌でもあった。２００４年からギニア共和国の野生ニと想定される Fibrobacter 属に関しては，オト― 54 ―

牛田：ゴリラの森からヒマラヤの氷河まで
ナオスのゴリラでやや多く（２５，０００リード中１６は食事内容が異なっており，繊維が少なくあま配列）チンパンジーにはごく少なかった（２５，０００

り堅くない食物，具体的には他の脊椎動物の捕および３２，０００リード中１ないしは４配列）。ち食に移行した。H．
habilis のものとされるオルなみに，同時に解析したマルミミゾウ試料でドバイ渓谷の石器は，肉食の効率を高めたと想は，こ の 細 菌 の 検 出 率 が 圧 倒 的 に 高 か っ た定されている。

（３０，０００リード中１１０配列）。これらによってヒ

農耕の発達は，新石器時代に下がるが，穀類ト科動物の進化に対して，腸内細菌が適応した主体のデンプン食が普及することで，さらに過程を明らかにすることを試みている（土田・H．
sapiens の消化機能は変化したものと思われ

牛田，２０１６ほか）。

る。現生人類の大腸は，典型的な草食動物よりも貧弱で，果実や茎葉に依存する類人猿とくら３．人類の進化と腸内細菌の適応べても縮小傾向にある。こうした変化に対応し我々の祖先は類人猿には珍しい早期の離乳とた腸内細菌の適応がどのようなものであったか短い出産間隔を実現し，食肉目捕食者の圧力には，ヒトの化石試料の解析からは困難と思われ打ち勝って現在の繁栄を勝ち取った。また，飛る。そこで，現生の腸内細菌株の比較ゲノムと躍的な脳の発達も，現在の繁栄に貢献しているいう手法を用いて，それを探求しようとしていことは疑いがない。一般には，食事で得られるる。

エネルギーから，それを探すために消費されたビフィズス菌（Bifidobacterium）は，ヒトのエネルギーコストを差し引いた残りが，維持と腸内では菌数も多く，腸内菌叢のなかでは優占成長，繁殖に用いられるので，この差額が，種の一つである。ビフィズス菌は，現在までの我々の祖先においては，他の霊長類と比して飛ところ（２０１６年現在）
５６種が認定されているが，躍的に大きかったのだと思われる。人の食性のそのうちの１３種は，ヒトから分離されている。

進化についての論考の詳細は，別の総説を参照

ヒトのほかの動物では，ビフィズス菌がこれほされたい（牛田，２０１２b）。簡単に紹介すると，ど多様で多数を占める動物は存在しない。ゴリ

二足歩行は，四足歩行よりも速度は劣るが，移ラやチンパンジーを含めヒト以外の動物ではビ動に必要なエネルギーが少ない。鮮新世になりフィズス菌よりも，Lactobacillus 属のほうが圧地球が冷却化することで乾燥が進行し，熱帯雨倒的に優勢であることが多い。

林が著しく後退した。その時，移動にコストの飼育下のニシチンパンジーからは，ヒトと共かかる霊長類は，食料の存在する森に縛りつけ通する B．
catenulatum，B．
pseudocatenulatum に加られ，一方，移動コストが経済的な我々の祖先えて B．
dentium を検出したが，ビフィズス菌数はサバンナに進出し，肉食獣との戦いはあった

は１０７が最大で，それ以下の個体も多かった。

ものの，広い範囲から食料を集めることが可能

野生ニシチンパンジーからは，B．
angulatum をになったとされる。サバンナに進出する前の祖

分 離 す る と と も に，B．
catenulatum お よ び B．

先である Australopithecus 属では，歯の化石のpseudocatenulatum を検出した。このように野生特徴やその表面に残存する歯垢中の安定同位体

ニシチンパンジーおよび飼育下のチンパンジー存在比などから，果実，種子，茎葉，および昆からは，人間から検出されるビフィズス菌しか虫を摂っていたものと推定されており，現在の検出されなかった。しかし，その後，上述のよ野生ゴリラや肉食をしない一部のニシチンパン

うにガボン共和国の野生ニシローランドゴリラ

ジーの食事と同様の内容である。初期の Homoか ら 新 種 の B．
moukalabense と L．
gorillae を 発属では，大臼歯の変化から，Australopithecus と見 し た。B．
moukalabense は，ゴ リ ラ や チ ン パ― 55 ―

JATAFF ジャーナル ４（１１）２０１６
ン ジ ー の 飼 育 個 体 に 見 つ か る B．
dentium，B．て，再び植物性の食事に戻ったことであるが，pseudocatenulatum，B．
catenulatum に 近 縁 で，B．
moukalabense や L．
gorillae の比較ゲノムからB．
adolescentis グループに属する。現在までの想定できることは，少なくともこの B．
adoles-ところ，チンパンジーもゴリラも，飼育個体，

centis グ ル ー プ の ビ フ ィ ズ ス 菌，L．
reuteri グ

野生個体を問わずこのグループのビフィズス菌

ループの L．
fermentum に近縁な乳酸桿菌についしか検出されないので B．
adolescentis グループては，サバンナの狩猟採集生活が発達する過程が，ヒト科に共通するビフィズス菌であると考で，森の暮らしに必要であった要素を喪失し，えている。B．
moukalabense１３菌株のドラフトゲ

狩猟採集生活に適応してきたということが示唆

ノムを得て解析を進めている が，B．
moukala-される。

bense は，同じグループのヒト由来ビフィズス菌に比べてゲノムサイズが大きく，繊維分解能

４．野生動物から有用菌を探す

力や核酸を代謝して窒素をスカベンジする能

現在，環境省の補助金を得て，ニホンライチ

力，アミノ酸の輸送や合成能力がヒト由来のもョウの保護に資する腸内細菌研究を進めていのより優れていることが示唆されている。

る。これまで，野生のライチョウからタンニン

L．
gorillae の ド ラ フ ト ゲ ノ ム の 解 析 は，現高分解性を示す細菌や抗菌性を示す乳酸菌を分在，詳細検討中であるが，飼育個体分離株と野離している。これらの細菌を飼育下のライチョ

生個体分離株に表現系が違うことから，食事内ウのプロバイオとして利用する計画で，動物園容の違いがゲノム構成に反映している可能性がでの検証を開始している。これらの研究は，希示唆されている。L．
gorillae の近縁種で，ヒト少動物の生息域外保全に，野生個体由来の腸内の乳酸菌 L．
fermentum と比較 す る と L．
gorillae

細菌をいかに利用するかという観点から実施しのゲノムサイズは，比較的小さかったが，キシており，野生動物の腸内細菌研究の社会的な意ラナーゼやキチン脱アセチル化酵素，マンノシ義の一つである。それとともに，養鶏などへのダーゼなどの糖質分解系やこれらの輸送タンパ応用も可能ではないかと期待している。

ク質，シキミ酸経路による芳香族化合物分解系

参考文献

酵素などが特徴的であった。
我々の祖先は，果実食／葉食のゴリラの食事

伊谷純一郎（１９６６）ゴリラとピグミーの森，岩波新書．

から肉食を増大させたチンパンジーの食事形態

腸内細菌学会誌，
２８（２）：亀上知世子・牛田一成（２０１４）に進み，そこから森を出てサバンナの狩猟採集生活へと移行し，決定的に肉食を増大させたと

１４７―１５４．
Ohashi，Y．
and Ushida，K．
（２００９）Animal Science Jour８０（３）：３６１‒３７１．
nal，

考えられていることから動物性の食物の供給が（１）：５９―６７．
瀬川高弘ら（２０１４）雪氷，７６増大したこの過程で，食事タンパク質（アミノ土田さやか・牛田一成（２０１６）日本乳酸菌学会誌，２７酸）が増大し，腸内細菌にも供給されるように（１）：２５―３３．

なったため，このグループのビフィズス菌は，アニマ
牛田一成（２０１２a）ゴリラの森でうんちを拾う，その状況を反映して繊維分解能力やアミノ酸合

ルメディア社．
（suppl）：２１
牛田一成（２０１２b）ルミナコイド研究，１６

成系，窒素スカベンジ能力を必要としなくなっ―２５．

たのではないかと考えている。人間の食生活上の大きな変化は，熱帯林を出て狩猟採集生活で〒６０６―８５２２ 京都市左京区下鴨半木町１

サバンナに適応したことと，農耕の発明によっ― 56 ―（うしだ かずなり）