窒素固定する細胞小器官発見＝「ニトロプラスト」と命名―海の藻類から・米大と高知大

大気中の窒素を栄養源のアンモニアとして固定する細菌が、海に生息する単細胞の藻類に取り込まれ、細胞小器官に変わっていることを発見したと、米カリフォルニア大サンタクルーズ校や高知大などの研究チームが１６日までに米科学誌サイエンスに発表した。この小器官は「ニトロプラスト」と名付けられた。

動植物の細胞で酸素を使ってエネルギーとなるアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を生み出すミトコンドリアや、植物の細胞で二酸化炭素を使って光合成を行う葉緑体は、大昔には単独の細菌だったと考えられている。これらが小器官に変わったのは数十億年前だが、ニトロプラストの場合は比較的新しく、約１億年前と推定される。

ニトロプラストに変わった細菌「ＵＣＹＮ―Ａ」は、光合成を行うシアノバクテリアと呼ばれる原核生物。これまでは単細胞で光合成を行う真核生物「ハプト藻」の一種に独立性を維持したまま共生していると考えられてきた。

しかし、研究チームはＵＣＹＮ―Ａが光合成や代謝を担う重要な遺伝子を失い、必要なたんぱく質をハプト藻から受け取っていることを解明。さらに、ハプト藻が分裂増殖する際、ＵＣＹＮ―Ａも一緒に分裂して次世代に受け継がれることを軟Ｘ線による３次元構造解析で明らかにした。

農作物では、大豆などのマメ科植物は窒素を固定する根粒菌と共生しているが、大半の作物の生産に窒素肥料が使われる。ニトロプラストの発見により、実現可能性は未知数だが、農作物の細胞に組み込む研究開発が考えられるという。

【時事通信社】 〔写真説明〕窒素を固定する細胞小器官「ニトロプラスト」（矢印）。海に生息する単細胞の藻類で発見された（米カリフォルニア大サンタクルーズ校提供）

2024年04月17日 12時30分

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