地球上にいる微生物のうち、そのほとんどが培養に成功しておらず、結果としてその性質・特徴を知ることができていません。特に海には、陸上よりもさらに培養困難な微生物が多いことから、海は多くの可能性を秘めた宝箱だと期待されています。海の微生物＝海洋微生物を対象に、最先端の遺伝子工学とラマン分光分析技術やマイクロ流体デバイスなどの最先端技術を駆使してマリンバイオテクノロジーの研究開発を進めているのが、生命医科学科の竹山春子教授です。

最新のバイオテクノロジーでサンゴ礁を保護する

地球の7割を占める海には、陸上以上に特殊な環境に適応した多種多様な微生物が存在しながらも、培養が難しく、その機能情報をほとんど蓄積することができていませんでした。逆に言えば海は、医療やエネルギー問題に役立つ可能性を秘めた、まだ見ぬ生物の宝庫というわけです。この海からキラキラの宝石を取りだすために、様々な研究手法が開発されてきました。例えば、培養して微生物の存在・性質をひとつずつ確認するのではなく、海水（あるいは海底土壌）に含まれる微生物のゲノムDNAを直接抽出（このゲノムDNAをメタゲノムと呼びます）して解析するメタゲノミクスや、その場・その時間に機能している遺伝子のメッセージであるRNA（mRNA）情報を網羅解析するメタトランスクリプトーム解析が行われています。これらの情報によって、どのような微生物が、どのような機能を発揮してその生態系で棲息しているかを解明することができるようになってきています。この他、全タンパク質や代謝物質を網羅的に解析するメタプロテオーム、メタメタボロームなどのオミックス解析手法も取り入れられるようになってきました。

これらの解析手法を駆使して2012年度から、「沖縄を現場としたサンゴ礁の環境変動を予測するシステム構築」を目的とした研究を開始しました（CREST事業）。早稲田大学（竹山）が研究統括を担当し、他に琉球大学、京都大学が参画してそれぞれの強みを生かした研究体制を構築しています。サンゴ礁は生物多様性が高く、地球規模でその保存が重要視されています。しかしながら、環境変化に弱く、水温上昇による白化現象や、赤土流入による礁域減少とそこからの回帰を繰り返していますが、その詳しい成り立ちと環境の理解、保全・再生の方法は確立していません。そこで私たちは、サンゴ礁を理解し、安定した環境を維持するためのリスク変動予測手法を確立しようとしています。手始めに年間を通じてサンゴ共在微生物をその遺伝子情報を基に解析し、環境指標となる情報を得ようとしているところです。サンゴ共在微生物の多くは、ヒトや脊椎動物共生微生物と同様に、何らかの機能を持って存在していると考えられていますから、その機能を解析することで、新たな知見が得られるのではないかと期待しています。