Haematococcus属藻類（Haematococcus Flot.:アカヒゲムシ属）は緑藻綱オオヒゲマワリ目（Volvocales）に属する単細胞性の緑藻類で，淡水域に広く分布する。本記事ではHaematococcus属藻類の中で，アスタキサンチンを生産し商業利用されている種をHaematococcus lacustris (Gir.- Chantr.) Rostaf. (= H. pluvialis Flot.)と呼ぶことにする。 Haematococcus lacustris (= H. pluvialis)の生活環は、二本鞭毛をもつ遊泳細胞，球状細胞（緑色～緑色を帯びたオレンジ色)，ストレス条件下で多量のアスタキサンチンを蓄親したレッドシストからなる（図1,  Wayama et al . 2013)。アスタキサンチンを蓄積したレッドシストが血のように赤い(haemat-：ギリシア語で「血赤色の」）球状細胞であることが本属名の由来となっている。球状細胞を新しい皆地に植え替え，培地中の栄養状態が良くなると，最大32細胞の鞭毛をもつ娘細胞に分裂し，親細胞壁を破り，ハッチングする。遊泳細胞はやがて着生し、細胞壁をもった球状細胞になる。球状細胞はストレスがない条件では，緑色細胞のまま,あるいは少しアスタキサンチンを蓄積した状態で細胞分裂をストップさせているが，強光などのストレス条件にさらされると，多量のアスタキサンチンを蓄積して，細胞が赤くなる(図1B)。Buchheim et al . (2013)はこのステージをアキネートと呼んでいる。Wayama et al. (2013)ほ，Haematococcus lacustris  (= H. pluvialis,  SCCAP K-0084株）がアスタキサンチンを蓄積する前後の細胞における微細構造的動態を３次元立体構築技術を用いて明らかにした。体積計算の結果,シスト化した細胞ではオイルドロップにカロテノイドの蓄積が見られ，細胞の約半分（約52%）を占めることが明らかになった。 Haematococcus lacustrisが作り出すアスタキサンチンはカロテノイドの一種で，抗酸化活性が高いことで知られる（松浦2012)。産業利用もされており，例えばタイ・サケの養殖の際の色揚げ添加飼料として利用されるほか，機能性食品や化粧品として使われている。アスタキサンチンは菌類のXanthophyllomyces dendrorhous（樹液酵母）も作り出すが，色揚げ飼料用には菌類のものが利用され，機能性食品には藻類から抽出されたアスタキサンチンが利用されている（奥田2008)。 Haematococcus lacustrisは19世紀に記載され，古くから知られている微細藻類である。最近では高付加価値物質を産生する微細藻類としても注目されるようになったが，分類学的にはまだ問題の多い業類でもある。最近，Buchheim et al. (2013)によって分子系統解析やinternal transcribed spacer 2 (ITS2)の二次構造比較,トポロジー検定などの知見に基づき，Haematococcus属の再検討がなされた。そこで本稿ではHaematococcus属およびその近緑属における最新の系統分類学的研究であるBuchheim et al . (2013)の記事を紹介したい。H. lacustris  (= H. pluvialis)の詳しいシノニム・正名の譲論は，他の記事（大田・仲田2014）を参照いただきたい。
Haematococcus属の多系統性
Buchheim et al . (2013) は18S rDNAと18S+26S rDNAに基づく分子系統解析およびApproximately unbiased  (AU)検定を行い，広義のHaematococcus属が多系統になることを示した。つまり、タイプ種を含まないHaematococcus風各種はStephanosphaera属とともに単系統群を形成し（グループA ; 図2) ,  Stephanosphaeriniaクレード (Nakada et al. 2008）に含まれた。またHaematococcus属のタイプ種のみで単系統群を形成し(グループB), Chlorogoniaクレード(Nakada et al. 2008)に含まれた(図2)。 StephanosphaeriniaクレードとChlorogoniaクレードは比較的高い統計的支持（プートストラップ値［BS］・ベイズ事後確率［PP］）で姉妹関係となった（18S rDNAデータの場合： BS = 73, PP = 0.99)。 Haematococcus属藻類が多系統になることは，Buchheim & Chapman (1991), Nakada et al. (2008), Nakada & Nozaki (2009),  Demchenko et al . (2012) 等でも示されていたが，Buchheim et al. (2013)では，系統解析やAU檢定の結果をもとにBalticola属の復活を提案している。 Balticola属とは，Droop (1956)かHaematococcus属の2種（H. buetschliiとH. droebakensis）を組み替えるときに提案した属である。Droop (1956)が提案した組合せは，B. buetschlii (  = H. buetschlii Blochm.)    とB. droebakensis ( ≡ H. droebakensis Wollenw.) の２種である。一方で, Buchheim et al. (2013)のなかでは, Droop (1956)以降, Haematococcus属として記載されたH. capensis Pocock, H. zimbabwiensis PocockもBalticola属に移すことが提案されている。なお，先にAlmgren (1966)か5 “Key to genera and species of Haematococcaceae"の中でH. capensis ,  H. zimbabwiensisをBalticola属の下で新組合せを提案しているが，Almgren (1966),  Buchheim et al . (2013)のいずれも基礎異名の十分な引用を伴わないため，Balticola属の下での組合せは正式に発表されていないと考えられる。分子系統解析では，図2に示すように広義のHaematococcus属がグループAとBに分かれるが，形態的にもグループAのHaematococcus属(Balticola属）とグループBのHaematococcus属（狭義）は異なることが知られ，またグループAのHaematococcus属はStephanosphaera属との近縁性が指摘されている（後述)。グループAのHaematococcus属とグループBのHaematococcus属の違いについては、ピレノイドの数や原形賀糸の太さなどがあるが (Droop 1956,  Almgren 1966), 生活環も大きく異なる。例えば，タイプ種であるH. lacustrisではシスト（不動細胞）内で遊走子形成が行われるが,グループAのH. droebakensisでは遊泳細胞内で遊走子形成が行われることも両者の際立った違いであろう。さらに今回の18S rDNAに基づく分子系統解析では，グループＡとHamakko caudatus Nakadaが高い統計的支持をもって姉妹関係になることが示された（BS = 100, PP = 1.0) (図2)。Hamakko caudatusは紡錘形をした鞭毛性緑藻で，核を挟んで1対のピレノイドをもつ (Nakada & Nozaki 2009)。Stephanosphaera属とBalticola属の各種（グループAに属する種）のピレノイドがたいてい2個であるのに対して，H. lacustrisは３つ以上のピレノイドをもつ（Droop 1956, Pocock 1960, Almgren 1966)。ピレノイドのような細胞構造的特徴もまたグループA（+Hamakko caudatus）とグループBの違いを反映していると言える。このように分子系統的にも形態的にもグループAに位置するHaematococcus属各種はタイプ種を含むHaematococcus属と明瞭に区別できるため，別属に組み替えたほうが自然である。それでは，別属候補としてDroop (1956)のBalticola属が妥当なのだろうか？ A: Haematococcus属- Stephanosphaera属系統群Haematococcus capensis（Balticola属） Haematococcus buetschlii（Balticola属） Haematococcus droebakensis（Balticola属） Haematococcus zimbabwiensis（Balticola属） Stephanosphaera pluvialis Stephanosphaera sp. B: Haematococcus属のタイプ種からなる系統群Haematococcus lacustris (= H. pluvialis)図2. Haematococcus風, Balticola風およびStephanosphaera風の系統関係の模式図。黒色で示したクレードは広義のHaematococcus属各種を含むことを示し，灰色はStephanosphaerina， Chlorogonia各クレードにおいて本稿では議論しなかったOTU (operational taxonomic unit）を示す。三角形で示したクレードは複数のOTUからなることを示す。A  Haematococcus風-Stephanosphaera風系統群。B Haematococcus區のタイプ種からなる系統群。Buchheim et al. (2013)の18S rDNA分子系統樹を基に作図。
Stephanosphaera属とBalticola属の近縁性とBalticola
居の独立性
Stephanosphaera属とBalticola属の主要な違いは，前者が群体性であるのに対して，後者が単細胞性であることである。単細胞性という観点からはHaematococcus属とBalticola属が類似しているが，Buchheim et al. (2013)の分子系統解析はStephanosphaera属とBalticola属の近緑性を示している。実際，Droop (1956)ほ，“H. droebakensis resembles Stephanosphaera more closely than H. pluvialis."と記しており，形態的な側面からStephanosphaera属とBalticola属の近縁性が指摘されていた。例えば，遊泳ステージの細胞には，プロトプラストと細胞壁をつなぐ原形賀糸があるが，H. droebakensisとその近縁種（Balticola属とされた種）には基部で原形質糸が太く分枝しているのに対して，タイプ種であるH. pluvialisは均一で細い。 Stephanosphaera属では，太く分枝しているタイプの原形質糸をもつ (Droop 1956, Almgren 1966)。 Stephanosphaera属とグループAに位置するHaematococcus属の近縁性については上述の通りであるが,それでは, Stephanosphaera属とBalticola属の違い(独立性)についてはどのような議論がなされているのか？ 18S rDNAに基づく系統解析ではStephanosphaera属とBalticola属は明瞭なクレードを形成せず，両属がかなり近縁であることは確かであるが，分子系統だけでは属の独立性については疑問が残る。著者らはBalticola属の単系統性に対するAU検定も実施しており，そのｐ値は単系統の場合0.739，非単系統の場合0.261であった。これは、Balticola属の非単系統性が完全に棄却されないため，単系統性が弱く支持されると解釈できる。また，18S+26S rDNAに基づく分子系統解析では，両属は独立したクレードを形成している。さらに，上述のとおりStephanosphaera属は群体性、Balticola属は単細胞性の業類であるため，形態的・生活環的な点から両属は明瞭に区別できることを合わせて考えると，Balticola属は独立した属であると結論し，グループAに位置する（つまりタイプ種が含まれない）Haematococcus属各種をBalticola属に組み替えるという今回の提案は妥当であろう。
タイプ種内の系統関係
本論文ではさらに,  Haematococcus lacustris  (=H. pluvialis）とされる地理的に様々な場所から分離された株を用いてITS2の二次構造比較とITSに基づいた分子系統解析によって，タイプ種の種内構造について詳しく調べている。解析の結果，H. lacustris（= H. pluvialis）とされる各株は５種類の系統（A 〜 E）からなる単系統群にまとまることが明らかになった。ITS2二次構造比較の結果，例外的にSAG34-1m株での一つの補償的塩基置換（compensatory base change：CBC）が検出されているものの，基本的にH. lacustris  (= H. pluvialis) の各株問でCBCは検出されなかった。CBCはITS2の二次構造を比較することで示される塩基置換で，分類群を線引きするときに使われる客観的指標として提案されている (Coleman 2000)。実際Nakada et al. (2010)でほ，Chlamydomonas属の種レベルの線引きの一つの指標として用いられている。 H. lacustris  (= H. pluvialis）とされる分離株にはCBCが1株を除いて検出されなかったが，Balticola属とされた種（H. droebakensis, H. zimbabwiensis)およびStephanosphaera属の各種とH. lacustris (= H. pluvialis)の間で比較した場合は, 5 ～ 8個のCBCが確認された。以上より，基本的にタイプ種H. lacustris (= H. pluvialis)とされる分離株は，すべて分類学的に同一（同種）であることを示唆しているが，Balticola属とStephanosphaera属の各種とは少なくとも種レベル以上の違いがあるといえる。 14
まとめ
今回紹介した論文Buchheim et al. (2013)の主な結果をまとめると, （1）広義のHaematococcus属は明らかに多系統になること， (2)  Balticola属（グループAに含まれるHaematococcus属各種）はStephanosphaera属に近縁関係にあること， (3)  Balticola属は分子系統解析では弱い単系統性を示し、かつ近縁のStephanosphaera属とは形態的に明瞭に区別できること，（4）タイプ種内ではCBCは見つからないが，Balticola風／ Stephanosphaera属とHaematococcus属タイプ種の間では５～８個のCBCが確認されたことが挙げられる。これらの結果より，Balticola属を独立した属とみなし、タイプ種以外のHaematococcus属各種がBalticola属へ移されることになった。厳密に言えば，H. carocellus R. H. Thomps. & Wujekは今回の分子系統解析には含められていないのでどちらのクレードに属するかわからないが，本種は原形質糸が太いというBalticola属の特徴をもつため(Thompson & Wujek 1989),  Balticola属に移すべきというのがBuchheim et al . (2013)の見解である。すなわちHaematococcus属にはH. lacustrisただ一種のみが残されることになる。