細菌のビタミンB12オーキシトロフィーを解決するリガンドクロスフィーディング

Core Concepts

2つの細菌B12オーキシトロフが、異なるB12構成要素を回収し合い、共同してB12を合成することで、B12欠乏を解決する。

Abstract

本研究は、ビタミンB12(コバラミン)を合成できない細菌が、他の細菌と協力することで、B12を合成できるようになる仕組みを明らかにしている。
具体的には以下のような知見が得られた:

Colwellia属細菌は、活性化された下部リガンドのα-リバゾールを合成・放出する。

Roseovarius属細菌は、このα-リバゾールを利用して、コリン環を合成し、最終的にB12を生産する。

Roseovarius属細菌はColwellia属細菌との共培養時にのみB12を放出する。これは、Roseovarius属細菌のプロファージ誘導と関連している可能性がある。

Colwellia属細菌は、Roseovarius属細菌の溶菌によって放出されたB12を利用して増殖する。

熱帯大西洋では、コビナミドを回収してα-リバゾールのみを合成する細菌が、B12生産者よりも多く存在する。

このように、リガンドの相互供給と共同B12合成は、海洋の微生物生態系において広く見られる複雑な相互作用であることが示された。

Stats

ビタミンB12は、ほとんどの海洋性原核生物と真核生物にとって必須の補酵素である。
B12合成能力を持つ生物は限られているため、その希少性が微生物相互作用と群集動態に影響を及ぼす。

Quotes

"これらの複雑な微生物相互作用であるリガンドクロスフィーディングと共同B12合成は、海洋の浮遊生態系で広く見られるようである。"
"熱帯大西洋の西部および北部では、コビナミドを回収し、活性化された下部リガンドのみを合成する細菌が、B12生産者よりも多く存在する。"

Key Insights Distilled From

Ligand cross-feeding resolves bacterial vitamin B12 auxotrophies - Nature

by Gerrit Wienh... at www.nature.com 05-08-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07396-y

Deeper Inquiries

このような細菌間の共生関係は、他の生態系でも見られるだろうか?

この研究から得られる知見は、海洋生態系だけでなく他の生態系でも同様の共生関係が存在する可能性を示唆しています。例えば、土壌微生物や腸内細菌叢などでも、異なる種類の微生物が協力して栄養素を合成・供給することが知られています。したがって、このような共生関係は他の生態系でも見られる可能性が高いと考えられます。

この細菌がB12を放出するタイミングを決めるメカニズムは何か?プロファージ誘導以外にも要因はあるのか?

細菌がB12を放出するタイミングを決めるメカニズムはまだ完全には解明されていませんが、この研究ではプロファージ誘導が一因である可能性が示唆されています。しかしながら、他にも細菌の生理状態や環境要因などがB12放出に影響を与える可能性があります。例えば、栄養状態や細胞密度、ストレス応答などがB12放出に関連している可能性が考えられます。今後の研究によって、さらなる要因が明らかになる可能性があります。

この細菌間相互作用が、より広範な生物間相互作用のモデルとなる可能性はあるか?

この細菌間相互作用は、生態系全体の栄養循環や生物間相互作用の理解に新たな示唆を与える可能性があります。特に、異なる種類の微生物が協力して栄養素を合成・供給するというメカニズムは、他の生物間相互作用のモデルとしても応用可能性があると考えられます。このような相互作用が広がれば、生態系全体の安定性や多様性に与える影響を理解する上で重要な示唆を提供することが期待されます。