新型コロナウイルスに関する研究

 現在、世界規模で大問題となっている新型コロナウイルスに関する二つの研究が公表されました。一方の研究(Wu et al., 2020)は、1人の患者についての調査を報告しています。重症急性呼吸器症候群(SARS)やジカウイルス感染症などの新興感染症は、公衆衛生にとって大きな脅威です。精力的な研究の取り組みにも関わらず、新しい疾患が、いつ、どこで、どのように出現するのか分からないことが、大きな不確実性の原因となっています。最近になって、中華人民共和国湖北省武漢市で重篤な呼吸器疾患が報告されました。2019年12月12日に最初の患者が入院してから、2020年1月25日の時点で少なくとも1975例が報告されています。疫学調査では、この集団発生は武漢の海鮮市場に関連がある、と示唆されています。

 本論文は、この海鮮市場で働いていて、発熱・眩暈・咳を含む重症の呼吸症候群に罹患し、2019年12月26日に武漢中央病院に入院した1人の患者についての研究を報告します。この患者の気管支肺胞洗浄液試料のメタゲノムRNA塩基配列解読から、コロナウイルス科(Coronaviridae)の新しいRNAウイルス株が特定され、「WH-Human 1」コロナウイルスと命名されました(「2019-nCoV」とも呼ばれます)。完全なウイルスゲノム(29903ヌクレオチド)の系統発生解析から、このウイルスは、これまでに中国のコウモリに見つかっているSARS様コロナウイルスのグループ(ベータコロナウイルス属、Sarbecovirus亜属)に最も近縁(ヌクレオチド類似性89.1%)と明らかになりました。この集団発生は、ウイルスが動物から波及し、ヒトで重篤な疾患を引き起こす能力を保持している、と浮き彫りにしています。

 もう一方の研究(Zhou et al., 2020)は、新型コロナウイルスの起源を検証しました。2002年の重症急性呼吸器症候群の集団発生以来、原因ウイルスを保有する自然宿主であるコウモリからは、多数のSARS関連コロナウイルス(SARSr-CoV)が発見されてきました。これまでの研究で、一部のコウモリSARSr-CoVはヒトに感染し得る、と明らかにされています。本論文は、武漢市でヒトに急性呼吸器症候群のエピデミックを引き起こした新型コロナウイルス(2019-nCoV)の特定と特性解析の結果を報告しています。このエピデミックは2019年12月12日に始まり、2020年1月26日までに、検査で確定したのは2794例(うち死亡は80例)に達しました。

 集団発生の初期段階で、5人の患者から完全長のゲノム塩基配列が得られました。これら5例の塩基配列はほぼ同一で、SARS-CoVとは塩基配列に79.6%の同一性が見られました。本論文はまた、2019-nCoVが、コウモリコロナウイルスの1つと全ゲノムレベルで96%の同一性を持つ、と示しています。保存された7つの非構造タンパク質の配列に対してペアワイズ解析を行なったところ、このウイルスがSARSr-CoV種に属する、と分かりました。さらに、1人の重症患者の気管支肺胞洗浄液から単離した2019-nCoVが、数人の患者の血清により中和できました。注目すべき知見として、2019-nCoVは、細胞への侵入にSARS-CoVと同一の受容体、すなわちアンギオテンシン変換酵素II(ACE2)を用いていることも確認されました。


参考文献:
Wu F. et al.(2020): A new coronavirus associated with human respiratory disease in China. Nature, 579, 7798, 265–269.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2008-3

Zhou P. et al.(2020): A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature, 579, 7798, 270–273.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2012-7

白亜紀のハチドリサイズの恐竜(追記有)

 白亜紀のハチドリサイズの恐竜に関する研究(Xing et al., 2020)が公表されました。ミャンマー北部で見つかる9900万年前頃の琥珀に封入された骨からは、他の堆積環境では通常保存されないような、小型の動物相の軟部組織や骨格構造についての前例のない手掛かりが得られます。そうした標本には多様な脊椎動物のものが含まれますが、そのうちエナンティオルニス類鳥類の骨格が保存されている標本はこれまでに7点報告されており、成体と見られる少なくとも1点を含むそれら全ては、石質物質から回収された標本よりも小さいことが知られています。

 本論文は、保存状態がきわめて良好な小型の鳥類様頭蓋について報告しています。その特徴から、この頭蓋は新属新種(Oculudentavis khaungraae)のものと確認されました。「Oculudentavis」とは、「犬歯鳥」という意味です。この新種恐竜は既知で最小の中生代恐竜と考えられ、そのサイズは、頭蓋骨の長さが7.1mmと、最小の現生鳥類マメハチドリ(Mellisuga helenae)に匹敵します。この新種恐竜標本には、頭蓋の融合の独特なパターンやトカゲの眼に似た固有派生形質的な眼の形態など、小型化の制約を示唆する特徴が複数保存されています。円錐状に並んだ強膜小骨は瞳孔が小さかったことを明示しており、これは昼行性の活動を示唆しています。この新種恐竜の上顎と下顎には多数の鋭い歯があり、それぞれの顎に合計29~30本の歯が生えていた、と推定されています。この新種恐竜は捕食者で、歯がなく花蜜を餌にする同じようなサイズの現生鳥類とは異なり、小型の節足動物や無脊椎動物を餌にしていた可能性がひじょうに高い、と示唆されています。

 小型化は隔離された環境で起こることが最も多いので、この新種恐竜の小さなサイズは、この琥珀がテチス海横断島弧(Trans-Tethyan arc)を構成する島の1つで形成されたとする、以前の見解と一致します。この新種恐竜のサイズおよび形態は、これまで知られていなかったボディープランと、これまで発見されていなかった生態を示唆しています。この発見は、脊椎動物の体サイズの下限を明らかにする上で、琥珀封入物が持つ可能性を浮き彫りにしています。以下は『ネイチャー』の日本語サイトからの引用(引用1および引用2)です。


古生物学:ハチドリほどの小さなサイズの、琥珀に保存されていた恐竜

 琥珀に閉じ込められた頭蓋は、鳥類様恐竜の新種であり、これまでに報告された中生代の恐竜の中で最も小さい可能性のあることが明らかになった。この頭蓋について記述した論文が、今週、Nature に掲載される。

 琥珀の内包物は、これまで得られなかった小動物の軟組織と骨格構造に関する知見をもたらしている。これは、小動物の軟組織や骨が脆弱なために他の堆積物にほとんど保存されていないからだ。この論文で、Jingmai O’Connor、Luis Chiappeたちは、ミャンマー北部で出土した約9900万年前の琥珀の中で見つかった鳥類の頭蓋に似た非常に小さな頭蓋について記述している。この頭蓋骨を持つ恐竜は、Oculudentavis khaungraaeと命名された。この保存状態の良い標本の頭蓋骨の長さはわずか7.1ミリメートルで、この恐竜が、現生鳥類の中で最も小さなマメハチドリのサイズに近かったことを示されている。

 Oculudentavisとは、「犬歯鳥」という意味で、この恐竜の生活様式を解明する上で手掛かりとなる注目すべき特徴を反映している。この頭蓋の大部分は、トカゲの目に似た大きな眼窩が占めている。この眼窩は開口部が狭く、入射光が少ないことから、Oculudentavisは昼光条件下での活動に適していることが分かる。その上顎と下顎には多数の鋭い歯があり、この研究チームは、それぞれの顎に合計29~30本の歯が生えていたと推定している。以上の新知見からは、Oculudentavisが捕食者であり、歯がなく花蜜を餌にする同じようなサイズの現生鳥類とは異なり、小型の節足動物や無脊椎動物を餌にしていた可能性が非常に高いことが示唆されている。

 同時掲載のRoger BensonのNews & Views論文によれば、「この数年の間にミャンマー琥珀から予想外の知見が得られた」とされる。Bensonは、この新知見を踏まえて、「今後もこうした発見が続く可能性は高く、特に体サイズの小さな動物についてそれが言える」という考えを示している。


古生物学:ミャンマーで発見された白亜紀のハチドリサイズの恐竜

Cover Story:小さな大発見:琥珀の中に保存されていた小さな恐竜の完全な頭蓋

 表紙の琥珀のかけらは、差し渡しで31.5 mmしかない。これはミャンマーで発見されたもので、既知最小の中生代の恐竜のものと思われる完全な頭蓋を含んでいる。今回J OʻConnorたちは、この頭蓋が約9900万年前の原始的な鳥類に似た新種の恐竜のものであることを明らかにし、Oculudentavis khaungraaeと命名した。頭蓋自体は、長さが14.25 mmしかなく、この生物のサイズが、現生鳥類で最小のマメハチドリ(Mellisuga helenae)と同じくらいであったことになる。眼の小さな開口部は、O. khaungraaeが、明るい昼間の環境で活発に活動していたことを示唆しており、顎に並んだ長い歯列は、主に無脊椎動物を捕食していたことを思わせる。この小さなサイズの化石は、恐竜の小型化がこれまで考えられていたより早く進んでいた可能性を示唆している。



参考文献:
Xing L. et al.(2020): Hummingbird-sized dinosaur from the Cretaceous period of Myanmar. Nature, 579, 7798, 245–249.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2068-4


追記(2020年3月14日)
 ナショナルジオグラフィックでも報道されました。

海底下の微生物が生き続ける仕組み

 海底下の微生物が生き続ける仕組みについての研究(Li et al., 2020)が公表されました。地球の上部地殻には微生物が存在すると知られていますが、岩石化した海洋下部地殻は調査が困難なため、地球上における生物学的な最後の辺境の一つとなっています。海底下の堆積物中あるいは火成岩質の基盤中に生息する微生物相にとって、増殖を支えるため、または資源枯渇時に基礎代謝に必要なエネルギーを確保するために充分な炭素資源やエネルギーを得ることは困難です。この研究は、地球の下部地殻が海底に露出しているインド洋アトランティス海台の、海底下10~750mに生息する低生物量の微生物群集の用いる生存戦略が、限定的で予測不能な炭素源およびエネルギー源によりどのように影響を受けるのか、調査しました。

 酵素活性・脂質バイオマーカー・マーカー遺伝子の解析と顕微鏡法により、細胞密度がきわめて低く(1㎤当たり細胞2000個未満)、分布の不均一な生存生物量が検出されました。予想外の従属栄養過程(有機物を食料源とするプロセス)に関与する遺伝子の発現には、多環芳香族炭化水素の分解、炭素貯蔵分子としてのポリヒドロキシアルカン酸の利用、酸化還元反応やエネルギー産生に関与し得る化合物を産生するためのアミノ酸の再利用において役割を担うものなどが含まれていました。この研究は、深成地殻中の微生物が、おそらくは海底下の流体または海水の循環によって届けられると考えられる有機炭素資源や無機炭素資源とエネルギー資源とを組み合わせることにより、割れ目や多孔質岩石の中でどのようにして生存できているのか、という問題についての手掛かりを提示します。以下は『ネイチャー』の日本語サイトからの引用です。


微生物学:微生物が海底下で生き続けるための仕組み

 海底下に生息する微生物群集に関する研究によって最大で海底下750メートルの群集が発見され、こうした極限環境で微生物が生き続けるためのメカニズムに関する手掛かりが得られた。この研究成果について報告する論文が、今週Nature に掲載される。

 地球の上部地殻には微生物が存在することが知られているが、海洋下部地殻に関する情報は少ない。海底下の岩石に生息する微生物相が生き続けることには困難が伴う。その環境で、成長やその他の過程に必要な炭素とエネルギーを十分に得ることが難しいからだ。

 今回、Virginia Edgcombたちの研究チームは、地球の下部地殻が露出しているインド洋のアトランティス海台の海底下から岩石試料を採取し、発掘された海洋下部地殻から活性の高い微生物群集を発見した。Edgcombたちは、こうした微生物の酵素活性測定値とmRNA回収量に基づいて、細胞活性レベルが非常に低いと判定し、予想外の従属栄養プロセス(有機物を食料源とするプロセス)を複数同定した。例えば、エネルギーの生産と貯蔵に使用できる化合物を生産するためのアミノ酸のリサイクルだ。こうした適応は、深海生物圏で散在する少量の資源をめぐる競争を反映したものだとEdgcombたちは考えている。

 Edgcombたちは、微生物相の多様性と活動がアトランティス海台下の微生物に類似しているかどうかを判定するには、海洋下部地殻のさらなる探査が必要だと指摘している。



参考文献:
Li J. et al.(2020): Recycling and metabolic flexibility dictate life in the lower oceanic crust. Nature, 579, 7798, 250–255.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2075-5