2023
January
No. 151No.

b.

a.
センター員の 紹 介
2Exploring the gut microbiome of Japanese macaques

Wan Yi Lee

3

琵琶湖集水域のリン循環・メタン循環と微生物の機能
群解明
池谷 透

2 0 2 2 年 度 共 同 利 用・共 同 研 究 事 業 の 活 動 報 告4 「脱窒菌同位体比測定法ワークショップ2022 」

木庭 啓介

5 「安定同位体生態学ワークショップ2022 」

木庭 啓介

研 究 ハイライト
67
8

植物プランクトンの増殖に必要な窒素とリン、どちらがより重要か？―相対的要求量と環境中の栄養塩の絶対量の関係を明らかに―蒋 梦琦
環境微生物のゲノム多様性を高解像度に検出―「似て非なるゲノム」から生物多様性の源泉に迫る― 岡崎 友輔
ハリガネムシに感染したカマキリはなぜ水に飛び込む？
−水平偏光への正の走性が鍵！
佐藤 拓哉

c.

d.

D I W PA だより
9

世界自然遺産小笠原諸島にて DIWPA Field Biology
Course を開催しました
石田 厚

そ の 他 のお 知らせ
10
11
12

一般公開「学校で習わない生き物の不思議」開催報告
受賞のお知らせ2023年度共同利用・共同研究拠点事業に関するお知らせ
センターニュースメール配信登録のお願い
第14回公開講演会のお知らせ
生物多様性・生態系研究基金へのご寄付
センター員の異動
オープンキャンパス2023 のお知らせ
表紙について
編集後記

谷内 茂雄

佐藤 拓哉

紹介
センター員のExploring the gut microbiome of Japanese macaques
Wan Yi Lee

日本学術振興会・特別研究員（京都大学生態学研究センター）
専門は霊長類の摂食生態および腸内微生物叢

Providing insights into the dietary ﬂexibility of the primates, muchattention has been devoted to understanding how primates meet
nutritional demand with low-quality foods. In contrast to highquality foods that are easily digestible and of high calorie, lowquality foods typically contain much ﬁber which mammals cannot
digest by their own. Instead, mammals rely on the gut microbiome
to transform fiber into the absorbable nutrients throughfermentation. Despite the contributions of gut microbiome,mechanism shaping primate gut microbiome remains obscure.
Such knowledge on primate gut microbiome can offer criticalperspective in understanding primate feeding ecology.
As a member of Hanya lab, I investigate the factors shaping gut
microbiome of Japanese macaques. Living at the northern limitsof the primate global range, Japanese macaques Macaca fuscata
inhabit the marginal habitat for the primates. Due to the seasonality
and low fruit production in the temperate forests, Japanesemacaques rely considerably on the low-quality foods. In someareas, ﬁber-rich foods could make up as much as 45% of annual
feeding time of Japanese macaques. Considering their dependence
on fibrous foods relative to the tropical primates, Japanesemacaques and their gut microbiome may have co-evolved alongwith the macaques’ expansion across the Japanese archipelago.
With supports from more than 20 researchers, I examined andcompared the gut microbiome of 19 macaque populations (FigA), aiming to clarify the relative role of host genetics, geography,
and diet (forest type, season and reliance on anthropogenic
foods) in shaping the macaque gut microbiome. While we foundthe macaque gut microbiome are generally population-specific(Fig B), forest type, season, and crop reliance significantly
influence the composition, implying a close link between dietand gut microbiome (Fig C). With a flexible gut microbiome,
Japanese macaques may sustain using more fibrous diet, thus
able to expand from tropics to temperate forests throughout theJapanese archipelago. Firmicutes/Bacteroidetes ratio (indicator
for fermentative ability) as well as the relative abundance ofCyanobacteria and chloroplast (indicator for ﬁber intake) are foundsigniﬁcantly higher in wild macaque populations that do not rely
on crops, suggesting that the macaque gut microbiome adapt tohigh ﬁber intake by becoming more efﬁcient in fermentation.
To link the exact diet intake, gut microbiome composition
and fermentative ability, we are currently analyzing for theseasonality in the macaque gut microbiome. In addition to theyear-round behavioral observation and meta-16s rRNA analysis,
we directly measured the fermentative ability by conducting invitro fermentation assay: fresh feces of Japanese macaques werecollected monthly, then fermented with leaf powder (representativeof high ﬁber food) or monkey pellet (representative of low ﬁberfood) for 24 hours. We will compare the microbiome before andafter fermentation to understand the vital microbes for fermentative
ability, while also understand how gut microbiome help macaques
to buffer against food-scarce season. Understanding of macaques’
gut microbiome will not only offer basic information to thefeeding ecology of Japanese macaques but also provide insights toprimate’s radiation from tropical to temperate regions.

▲ Fig. (A) Phylogenetic relationship of the 19 sampled populations (Kawamoto et al., 2007). (B) PCoA plot showing diﬀerences ofthe macaque gut microbiome. (C) Forest type and crop reliance signiﬁcantly inﬂuence the gut microbiome composition.

2

─ センター員の紹介

紹介
センター員の

琵琶湖集水域のリン循環・メタン循環と微生物の機能群解明
水域への栄養物質の流入と近年の温暖化が物質循環を担う微生物に及ぼす影響を明らかにするために琵琶湖および流入河川・内湖のリン循環やメタン循環について研究を行っています。細菌のメタゲノム解析と同位体アプローチから集水域の物質循環や微生物のつながりを紐解いていきます。

いけ や

とおる

池谷 透

京都大学生態学研究センター・研究員
専門は水圏生態学・環境学

嫌気環境では微生物による有機物の分解過程でメタンが生成される。一方で、メタンを利用する様々な代謝系を有する多様な細菌群が存在する。琵琶湖の経年調査によって、表層と深層の二つのメタン濃度極大やメタン代謝関連細菌群と環境因子との関係が明らかになってきた。温暖化や底層の貧酸素化によってメタン濃度や細菌群の分布と代謝発現がどのような影響を受けているのか検討する。

くなっていました。このことから、堆積物中でメタン生成が貧酸素化によって促進され、水中に拡散したメタンが底層付近で細菌群によって速やかに利用されていることが示唆されます。2019年までの解析途中ですが、
2019年には底層水のメタン酸化細菌が湖底に向かって増加する分布が16S rRNA 遺伝
子配列のアンプリコン解析から分かりました。また、
微好気環▲図 1 左 : DAPI による全細菌の蛍光染色像
右 : Type I メタン酸化細菌に特異的な蛍光プローブによる CARDFISH 染色像（左図と同じ視野 : 緑色がメタン酸化細菌 ; 赤色はクロロフィル自家蛍光）．

琵琶湖の集水域研究から微生物代謝まで

境のメタン酸化細菌としてよく知られるガンマプロテオバク
テリアに対し、嫌気的メタン酸化古細菌の割合も硫酸還元菌
と共に増加していました。したがって、
メタン酸化細菌のメタ
ンモノオキジゲナーゼによるメタン酸化だけでなく、古細菌のメチル補酵素 M 還元酵素による嫌気的メタン酸化も湖底

富栄養化によって過剰な有機物が蓄積すると、水域の再曝付近の貧酸素化によって促進された可能性が考えられます。

気（reoxygenation）
や呼吸に対して酸素が供給不足になりま細菌に特徴的な脂肪酸の分析から、捕食者がこれらの細菌群す。貧酸素下では、酸素の代わりに様々な電子受容体を利用の密度に影響を与えていることも示唆されています。

する微生物の代謝（酸化還元反応）によって有機物が利用されます。有機物の分解過程で、メタン生成古細菌は水素や二表層と底層で見られる温暖化の影響

酸化炭素とともに低分子化合物を分解してメタンを生成し上述のように底層の貧酸素化によるメタン代謝への影響ます。メタンは化石燃料の燃焼で大気中の濃度が増加していが示唆されるものの、メタン濃度やメタン酸化極大層の鉛直て、温室効果が大きいために関心を集めています。地球上の分布から河川水や沿岸のメタン生成も深層にまで影響を及

光合成による年炭素固定量の70ギガトンに対してメタン生

ぼしている可能性が考えられます。細菌についても、そうし成古細菌によるメタン生成は年間1ギガトンと見積もられてた可能性を検討するため、琵琶湖集水域の野洲川の上流かいます。メタンを利用する細菌はメタン酸化細菌と呼ばれまら下流までの多地点調査（30試料）や内湖のリン循環調査、谷津田の田面水調査（25試料）で検出した細菌のす（図1）。リボゾーム遺伝子の塩基配列による細菌分類の研 （30試料）
究から、こうした細菌の存在が明らかになってきました。メ OTU（operational taxonomic unit）リストと琵琶湖の4年間タン循環に関わる細菌群と代謝の動態は複雑で十分に理解の調査で季節躍層以深で検出されたもの（31試料）とを比較されているとは言えません。

しました（図2）。その結果、琵琶湖集水域の調査地点で検出

微生物の存在を肉眼で直接確認する機会は多くありませした191のうち95% が琵琶湖の底層でも検出され、その多く

んが、人間の暮らしにも深く関わりのある生きものと言えまが田面水で検出した細菌と共通していました。そうした細菌

す。2015年から実施された総合地球環境学研究所のプロジェ

叢の共通性や浅い水域の影響についても検討を進めていく

クト研究ではリン循環とメタン循環を調べることになり、野予定です。底層の貧酸素化には、
季節躍層の強化、冬季冷却の洲川 ･ 内湖 ･ 琵琶湖の物質循環に関わる微生物の機能と多様

弱化、台風の撹乱、深層水温の上昇などの複数の要因が関係性、土地利用の影響や地域の保全について共同研究を進めてしていると考えられます。これらは、近年の気温上昇が要因きました。そのため、2016年から「はす」に乗船して北湖の今として考えられています。温暖化の直接的な影響は水深の浅津沖定点で調査を続けてきました。生態学研究センターでは、 い沿岸や河川水に琵琶湖のメタン代謝と貧酸素化の関係を明らかにするため、 早く表れるはずで底層付近のメタン酸化細菌を中心とする微生物群組成や関す。集水域のつな

連する代謝酵素の機能発現について研究を進めています。

がりにも留意して

琵琶湖底層の貧酸素化とメタン代謝

細菌の分布や代謝の発現の解析を進

琵琶湖底層の溶存酸素は2010年代半ば以降から減少傾向

め、水域生態系 ので、2020年秋には0.1 mg/L を下回るほどでした。調査結果に保全に環境ゲノミ

よると、2019年以降、北湖の水深90ｍ付近の湖底に近づくほクスの知見を役立

どメタン炭素同位体比が上昇し、堆積物直上でのメタン酸化

てられたらと考えが示唆されています。一方、メタン濃度はそれ以前よりも低ています。

▲図 2 琵琶湖（水深 50 m 以深）と集水域の調査地で検出されたメタン代謝関連細菌群の出現パターン

センター員の紹介─

3

「脱窒菌同位体比測定法ワークショップ2022」
硝酸イオンの窒素、酸素の同位体比を測定する「脱窒菌法」を実践する脱窒菌
同 位 体 比 測 定 法 ワ ー ク シ ョ ッ プ 2022 を オ ン ラ イ ン と 実 働 の ハ イ ブ リ ッ ド で開催しました。

こ

ば

けい すけ

木庭 啓介

京都大学生態学研究センター・教授
専門は同位体生態学・生態系生態学

開催日時 2022 年 5 月 12 日（木）～ 5 月 18 日（水）開催場所 京都大学生態学研究センター
スタッフ 木庭啓介、大西雄二、平澤理世（京大生態研）
福島慶太郎（福島大学）合計 4 名
参 加 者 京都大学学内からは理学研究科 院生 1 名、フィールド科学教育研究センター 研究員 1 名（計 2 名）、
学外からは、東北大学 学術研究員 1 名、
東京農工大 院生１名、信州大学 助手１名、東京大学 学振研究員 1 名、温州大学 特聘教授 1 名（計 5 名）の合計 7 名

硝酸イオンの窒素、そして酸素同位体比を測定すること

依存性など）、脱窒菌ができる「脱窒菌法」が開発されてすでに約20年近く経っの応用について（硝ていますが、この方法は脱窒菌の取り扱い、硝酸イオンから酸イオン以外の測定

一酸化二窒素 (N2O) ガスへ変換するサンプルの処理法、そしな ど ）の 講義 と 質疑て生データの補正など様々な点で一般的になるには難しい応答を行いました。

点があります。実際の測定は通常1週間を1サイクルですが、

ワークショップ終

本ワークショップでは、1サイクルの中で最も重要な硝酸イ

了後、参加者からはオンの N2O ガスへの変換に特化して行いました。同時に脱様 々 な 感想 と 改善

窒菌法の利用において散見される問題点についての講義を

点 の 指摘 を い た だ

行いました。本年は希望者のみ来所のハイブリッド形式できました。その一部行いました。

を抜粋します。
「装置導入までの一通りの流れを実際に体験▲サ ンプ ル注 入作 業をする 参加 者

5月12日（木）１日目は全員オンライン参加で、zoom を介できたのがよかった」「質問しやすい環境で実際に作業を体して始めに自己紹介を英語で行いました。その後、脱窒菌法

験でき、今後利用するモチベーションが高まった」「 想像しの基礎講義、日常行う特別な脱窒菌の維持管理、実際の操作ていたよりも気軽に利用できる気がした」「過去の事例や参を事前に撮影・編集した映像を流し、質問を受け付けました。 加者の実際のサンプルに合わせた説明で、様々なシーンを「英語と日本語の両方の資料があった
原則日英併記で講義を行いました。また、講義の録画を行い、 具体的に想像できた」
終了後に閲覧可能としました。

ので、１スライドごとに２回解説がきけてわかりやすかった」

翌週16日（月）−18日（水）は実際に来所した４名には 「予習する時間が欲しいので、マニュアルや講義資料を１週
グルコース培地の作成、脱窒菌の濃縮、サンプル注入作業を間以上前に配ってほしい」「編集された動画とスライドはあっしていただき、オンライン参加の4名は実験室においた複数

たが、オンラインでは詳しい手法がわからないところがあっの PC に接続したカメラとマイク＆スピーカーでその作業た。次回はオフラインで参加したい」「マニュアルのビデオの様子をみていただきました。最終日の18日には実験室でがわかりやすい。しかし、実験室からの実況中継の際の音声

水酸化ナトリウム水溶液を添加して反応を停止させて、測が聞き取りにくかった。」

定できる状態にしました。作業終了後、zoom をつなげつつ、

このワークショップは6回目の開催となります。昨年の完対面にて福島慶太郎准教授（福島大学）に実際の研究事例

全オンライン開催の反省を踏まえ、実際の作業動画を作業を紹介していただき、質疑応答も含めて大変盛り上がりま

前にみてもらってから作業するなど、オンライン、オフライした。午後は実際のデータの扱い方（検量線、ブランク、量ンの長所を今後も取り入れて開催したいと思います。

4▲ 3 台のカメラを用いたオンライン動画配信の画面─2022年度 共同利用・共同研究事業の報告▲来所した参加者 4 名とスタッフ 4 名

「安定同位体生態学ワークショップ2022」

こ共 同 利 用・共 同 研 究 拠 点 の 活 動 と し て、本 年 度 も「 安 定 同 位 体 生 態 学 ワ ー ク
ショップ」を開催しました。オンラインでのガイダンスおよび発表会2日間と実際に来所しての作業4日間を行いました。

ば

けい すけ

木庭 啓介

京都大学生態学研究センター・教授
専門は同位体生態学・生態系生態学

開催日時 2022 年 8 月 5 日（月）～ 9 月 26 日（月）開催場所 京都大学生態学研究センター
スタッフ 木庭啓介、大西雄二、後藤晶子、新井宏受、平澤理世、
舟川一穂（京大生態研 6 名）、
参 加 者 京都大学学内からは理学部生 2 名、農学研究科院生 1 名（計 3 名）
学外からは、筑波大学（准教授 1 名 院生 2 名）、
新潟大学（准教授 1 名 院生 1 名、学部生 1 名）、
広島大学（院生 1 名）
、三重大学（院生 1 名）、
神戸大学（学部生 1 名）
、近畿大学 ( 学部生 1 名 )、インドネシア国立研究革新庁（BRIN、若手研究員 2 名）
（計 12 名）の合計 15 名

本 年 は 事 前 講 義 と 最 終 発 表 は オ ン ラ イ ン、作 業 4 ができた。」など
日間 は 実際 に 滋賀県大津市 ま で 来 て い た だ き ワ ー ク の感想が聞かれショップを開催しました。
ま し た。ま た 全
7月末に資料を配布、8月5日（月）に zoom を介して 体の講義を通じ自己紹介 お よ び 測定試料 の 準備方法 の 説明 を 行 い ま て「 対面 で 質問した。その後、事前に選定したチームリーダー2名が各 し や す か っ た 」
研究室で試料の準備を行い、秤量までしていただきま 「 安 定 同 位 体 分した。9月12日（月）には11名が来所しました。自己紹 析 に 頼 り す ぎ
介後、機械 の 立 ち 上 げ を 開始 し、安定同位体生態学 の ず、他 の 手 法 も基礎の第１回の講義を行いました。翌日は試料を提供 取り入れながらしていただいたリーダー２名に研究目的やサンプルの 慎重に結果を考説明をしていただき、その後、ナメクジ班と蛇班に全 察したい」「 安定
員が分かれました。また、第２回目の講義ではワーキ 同位体の知識やングスタンダードの考え方の講義を行いました。14日 分析法だけでなは参加者全員に10-30分程度、各自の研究紹介をして く、新 た な 考 え
もらいました。第３回目の講義では安定同位体を用い 方や課題がみつ▲分析する試料を機械に並べる参加者
た研究の事例を参加者の興味と絡めて、紹介しました。 か っ た 」と い う
14日、15日とサンプルを測定しつつ、でてきたデータ 声もきかれました。
の解析をすすめました。
一方、実際に現地に行くので、交通費や宿泊費が負担
対面ではありますが、Petari（付箋を使ったリモー だったという声もあがりました。
ト会議ツール）やメーリングリストの活用を積極的に御参加の皆様には今後の研究活動に本ワークショッ
行い、情報の共有と双方向の理解に努めました。15日 プでの経験を活かしていただければと思います。最後
以降は班別に日程調整を行い、zoom、メーリングリス になりましたが、今回のワークショップに関するテー
ト、Dropbox、Google ス プ レ ッ ド シ ー ト の 共有、LINE マと試料をご提供いただいた小林幸平氏（新潟大学）、など班毎に工夫しながらオンラインで発表の準備を行 小松航氏（筑波大学）に感謝致します。
いました。9月26日に最終発表会をオンラインで行いました。
後日、参加者の方々に感想を送っていただきました。
実際 に 現地 に い く こ と で、他大学、異分野 の 方 と 意見交換、交流できたことをメリットに挙げている方が多かったです。
「実際に参加者が現在進行中のサンプルを解析したことがおもしろく、仮説と真逆だったことが面白かった」「 文献等のみでしか知らなかったが、参加することで実際の試料の処理方法の注意点や、自分の研究内容にあった解析方法・注意点などを学ぶこと▲ Petari（付箋を使ったリモート会議ツール）の実際のキャプチャ

2022年度 共同利用・共同研究事業の報告─

5

RESEARCH HIGHLIGHTS

植物プランクトンの増殖に必要な窒素とリン、どちらがより重要か？
―相対的要求量と環境中の栄養塩の絶対量の関係を明らかに―
しょう

Jiang M, Nakano S (2022) The crucial inﬂuence of trophic status on therelative requirement of nitrogen to phosphorus for phytoplankton growth,
Water Research 222:118868. DOI:10.1016/j.watres.2022.118868.

む

き

蒋 梦琦

京都大学生態学研究センター（理学研究科）
博士後期課程専門は植物プランクトン・化学量論

窒素（N）とリン（P）は、植物プランクトンの生化学的機能とが明らかとなりました。すなわち、貧栄養では N が成長を促

つ栄養塩類は水圏生態系における植物プランクトンの成長を示し、説明することに成功しました。本研究は、植物プランク

これらの元素を持に利用される2つの重要な栄養元素であり、制限します。植物プランクトンの成長における N と P の相対

進し、富栄養では P が成長を制限する傾向（勾配）を初めて図N と P の栄養塩類の絶対量トンの増殖に必要な N:P 供給比に、的供給量（N：P 比）は、富栄養水域でのアオコの抑制や、貧栄 （栄養レベル）
が与える影響について検討した初めての研究で養水域での一次生産の増加に関する研究など、さまざまな栄す。今後、より複雑な水環境と、より多様な植物プランクトン

今までの先行研究のほとんどは、様々な N:P 供給比に対して要です。

養レベルの水域に関する研究で重要な課題となっています。 群集に対しても、今回の結果が正しいのか、
さらなる研究が必植物プランクトンがどのように増殖するかのみについて検討

植物プランクトンが利用する窒素とリンの栄養塩類の影響

N や P の栄養塩類がどれくらいあるのか、 については、従来の栄養塩類の比率（N：P 比など）に着目したしてきました。しかし、N あるいは P の濃度を固つまり栄養塩類の絶対量の重要性は、研究では、栄養塩類の濃度の絶対値の重要性が見落とされるN と P の栄養塩類の絶対濃度と N:P 供給比の影響を組
究では、クトンに関わる N:P 問題に取り組む際、栄養塩類の絶対量の定した単一の供給 N:P 比の実験系では解明できません。本研

ケースが先行研究に多々見られました。私たちは、
植物プラン

み合わせ、
異なる栄養レベルにおける植物プランクトンの N:P影響を重要視するよう、研究者に呼びかけています。

こうして得られた実験のデータと、先行研究で得られた文献

引用文献：

供給比についての増殖を評価しました。さらに、本研究では、データを用いて、異なる栄養レベルにおける植物プランクト
ンの N:P 相対的要求量を評価しました。

8種の植物プランクトンについて、3種についての
本研究は、実験 デ ー タ（Chlorella vulgaris, Anabaena variabilis, Microcystis

aeruginosa ）と 5 種についての文献データ (Ankistrodesmus sp.,
Chlamydomonas reinhardtii, Scenedesmus
obliquus, Staurastrum sp., Scenedesmus
dimorphus ; Frank et al. [2020] と Kunikanei) Frank, F., Danger, M., Hillebrand, H. & Striebel, M. (2020). Stoichiometricconstraints on phytoplankton resource use efﬁciency in monocultures andmixtures. Limnology and Oceanography, 65, 1734-1746.
ii) Kunikane, S., Kaneko, M. & Maehara, R. (1984). Growth and nutrient
uptake of green alga, Scenedesmus dimorphus, under a wide range ofnitrogen/phosphorus ratio—I. Experimental study. Water Research, 18,
1299-1311.

et al. [1984]) を用いて、N と P が異なる

濃度（栄養レベル）においてさまざま

な N:P 供給比を設定し、それぞれの系

における植物プランクトンの増殖を評価しました。その結果、窒素固定シ
アノバクテリア (Anabaena variabilis ) を含むほとんどの植物プランクトン種で、「栄養レベルが高い系（富栄養環境）
では、植物プランクトンの増殖に最適な

N：P 比が有意に低くなる」という結果が得られました。

本研究から、N:P 供給比に対する植物プランクトンの増殖には N 制限から P 制限への移行には明確な境界がな

く、植物プランクトンの増殖に必要な

N:P 供給比は周りの栄養レベル（貧栄
養か富栄養か）によって変化し、栄養レベルが低い（貧栄養環境である）と

N 要求量が P 要求量よりも高くなるこ6

─ 研究ハイライト▲上 図 先行研究の仮説における、N と P の共制限下における植物プランクトン増殖の応答。
左下図 植物プランクトンの増殖に必要な N:P 供給比は、周りの栄養レベル（貧栄養か富栄養か）によって変化します。
右下図 植物プランクトンの成長に対する、相対的な N:P 制限に対する栄養状態の影響のイ
メージ図。

RESEARCH HIGHLIGHTS

環境 微生物のゲノム多様 性を高解像度に検出―「似て非なるゲノム」から生物多様 性の源泉に迫る―
Okazaki Y, Nakano S, Toyoda A, Tamaki H (2022) Long-read-resolved, ecosystemwide exploration of nucleotide and structural microdiversity of lake bacterioplankton
genomes. mSystems 7(4). DOI:10.1128/msystems.00433-22

おか ざき

ゆう すけ

岡崎 友輔

京都大学化学研究所・助教
専門は湖の微生物生態学

湖や海の水コップ1杯の中には、
日本の人口に匹敵する1億をわる遺伝子領域で起こりやすいことが明らかとなり、ウイルス

超える数の細菌が存在しています。その生き様を明らかにする

感染が環境中の細菌ゲノムの多様化を駆動する主要因であるこことは、生態系や物質循環の基盤をなす微生物の働きを理解すとを示しました(図1)。一方で、季節・水深間の横断的な比較から

るうえで不可欠です。近年のDNAシーケンス技術の急速な発展

は、細菌の集団サイズの減少（ボトルネック）が、ゲノム多様化に伴って登場した「メタゲノム解析」
は、環境中の微生物の全ゲの大きな制約となっている実態を明らかにしました。また逆方

ノム情報を、培養を経ることなく直接的に取得することを可能

向からのアプローチとして、ゲノムの微小多様性の程度を知るにし、微生物の多様性をとりまく我々の理解を飛躍に導きました。 ことで、過去に集団サイズのボトルネックが存在したかどうか
一方でメタゲノム解析には、ゲノムの塩基配列が似た極めて近を推測できる可能性を示しました。

縁な「似て非なる」
系統が共存する場合に両者を見分けることが「似て非なる」
ゲノムの比較解析から生物多様性の源泉に迫っ

難しく、
環境微生物の真の多様性を明らかにするには解像度がた本研究は、
環境微生物のゲノム多様性を高解像度に捉える研足りないという問題がありました。そこで本研究では、
琵琶湖水究の必要性を示し、知見と手法の両側面からその可能性を拓く

中の微生物群集を対象に、従来よりも高い系統解像度での解析成果といえます。今後は、琵琶湖以外の湖でも同様の研究を展開が可能なメタゲノム解析法を確立することで、共存する「似て非し、湖間で「似て非なる」
ゲノムの多様性を比較することで、「異なる」
細菌ゲノム間の比較を可能にし、環境微生物のゲノム多様

なる湖の微生物にはどの程度の遺伝的な差異があるのか？」「異化の背景にある生態学的・進化的要因の解明に挑戦しました。

なる湖でゲノム多様化の方向性はどの程度共通/相違している対象とする微生物サンプルは、生態学研究センターの調査船「はのか？」といった問いの答えを追求していきます。それにより、

す」
を用いて、
2018年5月から2019年4月の12か月の毎月、琵琶本研究で得られた仮説を複数の湖で検証するとともに、
それぞ

湖沖の表層
（水深5m）
および深層（水深65m）
から採集しました(写れの湖で起こった異なる進化の道筋を炙り出し、その背景にあ真1, 2)。メタゲノム解析の結果、琵琶湖に生息する主要な系統をる微生物ゲノムの普遍的な多様化メカニズムに迫りたいと考え網羅した、21の門を含む、575種の細菌および古細菌のゲノム情ています。

報が得られました。しかしこの段階では、575個のゲノムは、種内でわずかに異なった複数のゲノムを代表する塩基配列として得られているため、「似て非なる」ゲノムを見分けるには至っていません。そこで、得られたゲノムに対しリードマッピング解析を行い、575個のそれぞれのゲノムの中に存在する微小な多様性を検出しました。本研究の特色として、ゲノム上に存在する塩基多型と構造多型の両者を、環境微生物群集を対象に網羅的に決定した点が挙げられます。
このうち構造多型はゲノムの生理・生態的特性を変▲写真２ 船上で湖水をろ過し、微生物サン▲写真１ 生態学研究センター調査船「はす」 プルを捕集する様子化させうる重要な変異を含みますが、
従来法（ショー
トリードシーケンス）で検出できるのは塩基多型のみであり、構造多型の検出は原理的に困難でした。本
研究では、ロングリードシーケンスとマッピング解
析の二つの先端的手法を相乗することで、環境中の難培養微生物のゲノムの塩基・構造多型の全容を明らかにすることに成功しました。その結果、得られた575個のゲノムそれぞれについて多くの多型が検出され、塩基配列や遺伝子組成がわずかに異なる多数の「似て非なる」ゲノムが環境中に共存している実態を明らかにしました。
さらにこれらの「似て非なる」ゲノム間のわずかな違いを、系統間・遺伝子間で横断的に比較し、その多様性の背景にある要因を探りました。その結果、
塩▲図 1 遺伝子機能グループごとの構造多型（欠失）に含まれる遺伝子の割合。

基多型、構造多型とも、
ウイルス感染からの逃避に関解析した全ゲノムの全遺伝子を主要な 25 の機能グループに分類して比較した。ウイルス
感染への抵抗性に関わる遺伝子群で、突出して構造多型が多く見られた。

研究ハイライト─

7

RESEARCH HIGHLIGHTS

ハリガネムシに感染したカマキリはなぜ水に飛び込む？
－水平偏光への正の走性が鍵！
Obayashi N, Iwatani Y, Sakura M, Tamotsu S, Chiu M-C, Sato T (2021)
Enhanced polarotaxis can explain water-entry behaviour of mantids infected withnematomorph parasites. Current Biology 31: R777-R778.

通常、動物の形態や行動は、その個体の生存や繁殖に有利になる
ように制御されていると考えられています。しかし、今日地球上に生息する生物種の約40% は寄生生物であり、すべての野生動物は少なくとも一種の寄生生物に寄生されていると言われています。
すなわち、野生動物にみられる多様な形態や行動は、
実は寄生生物の影響を強く受けて制御されている可能性があります。この顕著な例として、寄生生物の中には、自らの利益（感染率向上）のために、宿主である野生動物の形態や行動を改変（宿主操作）する種が多くいます。これは、延長された表現型の好例として、
多くの生物学者を魅了してきました。
この宿主操作の代表例として、「寄生生物のハリガネムシが、繁殖場所である川や池に移動するために、寄生相手であるカマキリ
やカマドウマ等（以下、宿主）
を自ら川や池に入水させる」という。先行研究では、宿主は水面からの反現象が知られています（図1）
射光の明るさ（光強度）に引き寄せられて入水すると指摘されていました。しかし、川や池以外にも、河原の礫帯や光沢のある葉など、光を反射する環境は多くあります。宿主がそうした明るい場所に
いちいち誘引されていては、
ハリガネムシの宿主操作は失敗に終わります。そのため、単純な明るさへの誘引だけでは、入水行動がなぜ生じるのかをうまく説明できませんでした。
光の性質の一つに、電磁波の振動方向に偏りのある「偏光」があります。中でも、水面の反射光は、水平偏光を多く含んでいます。
近年、多くの節足動物が、水平偏光を手掛かりに水辺を探索・忌避していることが明らかになってきています。そこで私たちの研究グループでは、
ハリガネムシに操作されている宿主は、水平偏光に誘引されて入水しているのではないかという仮説を立てました。

さ

とう

たく や

佐藤 拓哉

京都大学生態学研究センター・准教授
専門は個体群生態学・群集生態学・寄生虫学

仮説を検証するために、まず室内実験によって、ハリガネム
シ（Chordodes sp.）に寄生されたハラビロカマキリ（Hierodula
patellifera）（以下感染カマキリ）と非感染カマキリがそれぞれ、水。その結果、感染カマ
平偏光に誘引されるかを調べました（図2）
キリは、非感染カマキリに比べて、水平偏光側を選択する確率が。
高まっていました（図3）
次に、実際の野外環境下で、感染カマキリが水平偏光を強く反射する池に入水するのかを調べました。神戸大学大学院農学研究科
ビニールハウスを設置し附属 食資源教育研究センターの圃場に、て、明るくない（光強度が弱い）が、水平偏光を強く反射する池（図4 A・B の左）と、明るいが水平偏光をほとんど反射しない池（図4A・B の右）を造成して（図4）、
感染カマキリを放逐しました。その結14個体が果、入水行動が確認された16個体の感染カマキリのうち、。
水平偏光を強く反射する左の池に入水していました（図4）
これらの室内実験と野外実験の結果に基づき、感染カマキリは、
水平偏光に誘引されて、自ら入水していると結論しました。
自然界に生きる動物は、光の強度や色、明暗、
そして偏光など、多様な光を視る能力を進化させています。本研究は、動物たちのそうした能力を、寄生生物が巧みに操作し、自らの利益になる宿主の行動を引き出していることを示唆する世界でも初めての研究です。
生態研センターにおいて、私たちは現在、そもそも非感染カ
マキリは偏光を検出するどういった仕組みをもっているのか？ハリガネムシはその仕組みをどのように操作しているのか？を調べています。それらを明らかにすることは、寄生生物による行動操作の解明はもちろん、動物
行動を制御する新たな仕組みの▲図 3 水平偏光に対する選択実験
発見に繋がる可能性があります。 の結果▲図 1 ハリガネムシの生活史
水中で孵化したハリガネムシは、水生昆虫に寄生してシストになる。水生昆虫の羽化とともに水域から陸域に移動する。水生昆虫がカマキリに捕食されると、その体内で成長する。カマキリの体内で成虫になると、操作して入水させる。カマキリが入水すると、脱出して水域に戻り、繁殖して一生を終える。

▲図 2 偏光選択実験の装置
偏光板の方向を変えることで、水平偏光と垂直偏光それぞれに対する選択性を
検証した。

8

─ 研究ハイライト▲図４ 入水行動実験の結果
14 個体が左の池に入水した（A）；左の池の水面からの反射光は、右の池に比べて、水平偏光が強く（B）、光の強度は弱い（Ｃ）；光の分光スペクトルは２つの池で大きな差はなかった（Ｄ）。パネルＢは水面の偏光画像である。
赤みが強いことは偏光の角度が水平に近いことを示す。彩度が高いことは反射光に偏光が多く含まれることを示す。

第32回

世界自然遺産小笠原諸島 に て DIWPA
Field Biology Course を開催しました

いし だ

DIWPA だより
あつし

石田 厚

京都大学
生態学研究センター
教授

2022年11月18日から23日にかけて、世界自然遺産サた。雨がちでいつも小笠原での Field Biology Course でイトである小笠原の父島で DIWPA Field Biology Course

行ってきた光合成測定のレクチャーなどはしづらい状態

を開催してきました。コロナ禍で２年間中止していましだったのもあり、当研究室では小笠原にて幹肥大成長にたが、今年度はなんとか開催までたどり着けました。ただ関してどんな目的でどんな実験設定で研究を行っている

今年度も公募時点で、コロナ感染の先が見えない、来日ビ

か、またお互いの方法の違いなど、クリスさんに特化したザの取得の不安などもあり、すでに日本国内にいるもしく話題で Field Biology Course を組んでいくことができまは日本に滞在してすでに１か月以上経つ予定の若手研究した。他、特に外来の野ネコ対策などについて、そういっ者を対象に募集をしました。そのためか応募者は多くあた事業に長く携わってきた地元 NPO の方からお話を聞く

りませんでしたが、神戸大学農学研究科の博士課程に在籍など、島独特の保全対策、世界自然遺産管理についての時する内山クリスマスさん１名を Field Biology Course に間も取ることができました。小笠原では、野ネコを捕獲し迎えることができました。のちニックネームのクリスさた後、写真２にある小屋（ねこ待合所）でしばらく飼って、んと呼ばせていただきます。11月23日の後も私は当研究

東京都獣医会を通じて、飼い主を探して引き取ってもらっ室の学生らと父島に残り、自分達の調査も行ってきました。 ています。なので小笠原では、野ネコを殺すことなく保全
クリスさんのおられた特に前半は雨がちな天気だったの

活動ができています。こういった事業の最初の頃からのが残念でしたが、最終日近くになってきて晴れてきて、小苦労話や、最近はもう引き取り手として手を挙げて下さっ

笠原の青い空や海も見せることができたのは良かったです。 ている方の方が多いなど、私の知らない話も聞かせても
特にクリスさんの博士課程での研究で、宮崎県でスギ

らうことが出来ました。

の品種ごとの幹肥大成長の季節変化測定を行っていると

特にクリスさんは私と同じ樹木生理学の研究に携わっいうことでした。偶然にも、当研究室の学生１名の研究ており、また彼女の神戸大での先生も私がよく存じ上げ

テーマも小笠原樹木の幹肥大成長の季節変化の研究でしる方なので、今後ともお互いに研究交流していこうと盛
り上がりました。

▲写真１ 竹芝桟橋にておがさわら丸乗船前の集合写真。一番左側端がクリスさん。

▲写真２ 父島にある「ねこ待合所」の（左）全景写真と（右）看板。

▲写真３ クリスさんが父島を去る乗船前。（左）地元の NPO、先生や学生さんら、環境省の方などとの集合写真。左から５番目がクリスさん。（右）父島を出港するおがさわら丸。

DIWPA だより─

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「学校で習わない生き物の不思議」を開催しました「学校で習わない生き物の不思議」と銘打って毎年行っている生態研の一般公開（京大ウィークスの一環）を、今年は 11 月

5 日（土）に行いました。昨年度、一昨年度は、主に小学生と保護者の方を対象に、生き物に触れたり、手を動かす体験型のプログラムが中心でした。今年度は少し趣向を変えて、中学生以上の方を対象に、２つの講義を軸にしたプログラムをこころみました。さいわい会場の収容人数ぎりぎりの、幅広い年齢層にわたる 40 名の方に来ていただけました。

当日は、センター長（中野）による生態研の紹介のあと、生態研のキャンパスで見つけた生き物を入り口にして、ベーツ擬

態とミュラー擬態を中心とした警告色や擬態の進化の講義をおこないました（谷内）。次に、小笠原諸島の成り立ちとそこに生息する植物の生態、島の生物と人間の共存の取り組みについてお話ししました（石田）。講義のあとは、外に出て３つのグルー

プに分かれて、キャンパスにある CER の森（林園）（石田）、植物栽培棚・圃場（酒井）、カマキリ実験棟（佐藤研院生）を見学
し、担当者が研究や施設について説明しました。終了後のアンケートに、いろんなご意見をいただきましたが、皆さんの生き物への熱い思い、生態研での研究や研究者の生態への溢れる関心には圧倒されました。次回もぜひおいでください！

◆佐藤拓哉准教授が、公益財団法人河川財団 令和 4 年度河川基金優秀成果賞（研究者・研究機関部門）を受賞しました。
「河畔林整備がサツキマスになる稚魚の個体数増大に及ぼす効果の検証：河川管理と森林管理の融合に向けて」【受賞内容】
西日本に生息するサケ科魚類のアマゴでは、1 歳になる秋に、ある体長（閾値サイズ）よりも大きく成長できた個体がスモルト化して降海型のサツキマスになります。一方、あまり成長できなかった個体は河川で一生を過ごす残留型になります。サ
ツキマスは、かつては西日本の河川の水産重要魚種でしたが、近年分布域の全域で激減しています。その理由は、ダムや堰堤
による海洋と河川の分断、および海洋環境の変化にあるとされています。
一方、本受賞研究では、針葉樹人工林に囲まれた河川では、陸生無脊椎動物の供給量が低いことで、アマゴの成長率が低く、秋に閾値サイズを超えられないために、スモルト化する個体がほとんど出ないことを実験的に明らかにしました。この研究成果は、河川管理において、河川内の環境整備だけでなく、河川と森林のつながりの回復が、アマゴ・サツキマスをはじめとする回遊性生物の自由な生き方を維持・回復する可能性を示すものです。
【受賞コメント】
サツキマスは、実は世界で最も南で降海性をもつサケ科魚類です。サツキマスを失わないためには、どのような森－川－海のつながりを維持・回復すればよいのでしょう？立場や専門分野の垣根を超えた議論・活動が必要です。

◆程木義邦准教授（中部大学応用生物学部、前・生態学研究センター特定准教授）と小板橋忠俊（前・生態学研究センター技術専門職員）、合田幸子技術職員、赤塚徹志研究員、中野伸一教授による共著論文が、日
本陸水学会英文誌 "Limnology" 最優秀論文 (Limnology Excellent Paper Award 2022) に選ばれました。
Hodoki Y, Koitabashi T, Goda Y, Akatsuka T, Nakano S (2020) Long‑term variation in abundance of the non‑native
phytoplankton Micrasterias hardyi (Zygnematophyceae, Streptophyta) in Lake Biwa, Japan. Limnology 21 (1): 67-72.
【受賞内容】
近年、琵琶湖で優占するようになった大型緑藻 Micrasterias hardyi の長期および季節変動に関する研究で論文賞を頂きました。
これまで、本種はオーストラリアの固有種と考えられていましたが、2016 年以降、琵琶湖で定期的に増加し優占するようになりました。大型植物プランクトンは動物プランクトンなどに捕食されにくいため、本種の様な植物プランクトンの増加により、水界の食物連鎖が駆動しなくなることや、更なる有機汚濁や環境悪化の原因となることが懸念されています。この様な「やっかい」な外来性の植物プランクトンの研究に、京都大学大津臨湖実験所（当初）を経た現在の京都大学生態学研究センター
での 50 年以上にわたる琵琶湖定期調査サンプルを活用し、世界的にも研究事例が少ない本種の増殖動態の一端を解明したことが評価されました。
【受賞コメント】
これまで琵琶湖の定期観測に関わってこられた教員の皆様、技官の皆様に御礼申し上げます。
またこのような研究が評価され、大変光栄に存じます。

程木 義邦

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小板橋 忠俊（2015 年に逝去）

合田 幸子

赤塚 徹志

中野 伸一

▲琵琶湖定期調査サンプルの棚と賞状・楯受賞のお知らせ─その他のお知らせ

や

ち

しげ

お

谷内 茂雄

京都大学
生態学研究センター
准教授

京大ウィークス 2022 一般公開

毎年度、生態学の基礎研究の推進と生態学関連の共同研究の推進を目的として、共同研究と研究集会・ワークショップを公募しております。
◉予算措置のあるもの
国際共同研究、共同研究 a、研究集会、ワークショップ※2023年度の公募は終了いたしました。例年、11月頃に公募を開始いたします。

共同利用事業◉予算措置のないもの
共同研究 b、資料利用※申請は随時受け付けております。申請方法は下記 URL をご参照ください。
https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/contents.html
共同研究ｂは 2023 年度から
Google フォームでの申請に変わります

2023 年度共同利用・共同研究拠点事業
に関するお知らせ（

申 請 書 の 提 出 先・問 い 合 わ せ 先
京都大学生態学研究センター 共同利用・共同研究拠点担当〒 520-2113 滋賀県大津市平野 2 丁目 509-3
E-mail: kyodo-riyo@ecology.kyoto-u.ac.jp
Tel: 077-549-8200 / Fax: 077-549-8201）

協力研究員は担当教員とご相談のうえ、施設の一部をセンター員に準じて利用できます。ただし、共同利用施設の利用にあたっては、別途、上記の共同利用の申請手続が必要です。
任期は2年度末までとなります。申請は随時受け付けております。
申請書の様式は、協力研究員

https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/fellow.html
からダウンロードできますので、必要事項を入力のうえ電子メールでお送りください。
※協力研究員は、本センターの協議員会の議に基づきセンター長が委嘱します。なお、協力研究員は生態学研究センターの研究活動の協力者であり、生態学研究センターに在籍する身分として認められるものではありません。

その他のお知らせ─11

ス メール配信登録のお
ーニュー
願い
センタ

生態学研究センターニュースはバックナンバーを含め、センターホームページの以下の URL からご覧いただけます。
https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp/newsletter.html#ct3
発行のお知らせメール配信の登録、配信先の変更、配信停止等をご希望の場合は、インターネット上の以下のフォームより必要事項のご入力をどうぞお願いいたします。
https://ws.formzu.net/fgen/S75832635/※図書室を運営される公的機関等へは、これまで通り冊子体版もお届けいたします。

第1４回 公開 講 演会のお 知らせ

オープンキャンパス2023のお 知らせ

生態学研究センターでは、広く一般の方に向けた公開講演会を開催
しています。今回は「花咲き実結ぶ東南アジア熱帯雨林 - 一斉開花結実をめぐる植物と動物の謎に迫る -」をテーマに開催いたします。皆さまのご参加を心よりお待ち申し上げます。

将来、京都大学理学研究科の大学院生（修士または博士課程）として、生態学研究センターにおいて生態学の研究に取り組みたいと希望される方を対象にオープンキャンパスを開催しています。当日は研究内容についての紹介を行います。関心のある方はお気軽にご参加ください。

・日時 2023年2月5日（日）13：30-16：00
・場所 大学コンソーシアム京都キャンパスプラザ京都第3講義室
・参加無料
・定員170名
・事前予約は受け付けていません。
当日受付のみ

詳細は生態学研究センター
ホームページをご確認ください。

・日時 2023年3月30日（木）9：30-13：30
・現地開催（オンライン参加併用）
・参加無料
・参加には事前のお申し込みが必要です。氏名・所属・学年・住所・電話
番号・メールアドレス・面談希望教員名（複数可）を記入の上、①〜③
いずれかの方法でお申し込みください。
① E-mail: opencampus@ecology.kyoto-u.ac.jp② Fax: 077-549-8201③はがき： 〒520-2113 滋賀県大津市平野2丁目509-3
京都大学生態学研究センター オープンキャンパス係
詳細は生態学研究センター
ホームページをご確認ください。

申込締切
2023

3/27

生物多様 性・生 態 系 研 究 基金へのご寄 付
2022 年 10 月、鳳凰敦様 よ り 生物多様性・生態系研究基金（※）へご寄付をいただきました。今後、当センターの研究活動に役立ててまいります。

表 紙 に つ いて佐藤 拓哉a) 調査で訪れた奥飛騨の山並みb) 湖を回遊して巨大化した降湖型サツキマスc) 稲刈りから逃げてきたチョウセンカマキリd) ハリガネムシ類に操作されて入水したハラビロカマキリ

編 集 後記※生物多様性・生態系研究基金は、京都大学基金の中の生態学研究センターが設置したプロジェクト支援基金です。法人税
法、所得税法による税制上の優遇措置が受けられます。詳細はhttps://www.kikin.kyoto-u.ac.jp/
contribution/biodiversity/
をご覧ください。

自分が学生だった頃に比べると、最近の学生たちは、
純粋に「性格がいいなあ」と感心することがよくあります。
「最近の若者は〜」という言葉をよく耳にしますが、ひとりひとりの個性と向き合っていると、私が学生の頃よりも遥かに精度高く世の中を捉え、物事を工夫し、他の人と協調するス
キルを持っているな、と感じることがあります（単純に私がだめな学生だっただけかもしれませんが）。世界はハチャメチャになってきたように見えるけど、実は人類は地道に進歩しているのかも、と、
近頃感じます（東樹宏和）。

センター員の異 動

発 行 日 : 2 0 2 3 年1月31日
発 行 所 : 京 都 大 学 生 態 学 研 究 センター
〒 5 2 0 - 2113 滋 賀 県 大 津 市 平 野 2 丁目5 0 9 - 3
電 話 : 07 7- 5 4 9 - 8 2 0 0 （ 代 表 ）FA X : 07 7- 5 4 9 - 8 2 01
URL:https://www.ecology.kyoto-u.ac.jp
E-mail:cernews@ecology.kyoto-u.ac.jp（センターニュース編集係）
ニ ュース レ タ ー 編 集 委 員：東 樹 宏 和・谷 内 茂 雄・石 田 厚・酒 井 章 子
編 集 事 務：佐 伯 あゆ み

● 白眉センター特定准教授の潮雅之が8月31日付で退職しました。
● 森健介が9月1日付で研究員として採用されました。
● 学振特別研究員の大西雄二が9月30日付で転出しました。
● 外国人特別研究員の Alberto Canarini が10月24日付で転出しました。

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生 態 学 研 究 センターニュース

N o .151

Center for Ecological Research News ～2023 January ～◆当 紙 面 内 容は 、バックナンバーも含めセンターホームページに掲 載 されています。

─その他のお知らせ