太古に出現した細菌が植物光合成の仕組みを完成させていた！

国立研究開発法人　科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業において、神戸大学人間発達環境学研究科の蘆田 弘樹 准教授と河野 卓成 学術研究員、立命館大学の松村 浩由 教授らは、光合成でCO₂から糖を合成する生物機能の進化的な原型を、光合成を行わない原始的な微生物に発見しました。

光合成は、太陽光、水、CO₂から糖などの炭水化物や酸素を作り出す、地球上の生物が生きていく上で欠かすことのできない生物の営みです。しかし、生物が進化の過程で、光合成の能力をどのようにして獲得したのか、またその進化的な起源については不明で、長い間、科学者の興味を惹いていました。

本研究グループは、光合成が誕生するよりも前に出現したと考えられているメタン生成菌が、光合成で働く遺伝子とよく似た遺伝子を持っていることを発見しました。これらの遺伝子から合成した酵素の解析や生体内の代謝物質を調べ、取り込まれたCO₂の行方を明らかにするためのメタボローム解析を行うことで、糖などの炭水化物を合成する光合成の代謝経路とよく似た原始経路をメタン生成菌が利用していることを明らかにしました。

本研究により光合成の原始的な代謝経路の一部が明らかになったことから、今後、生物進化の過程でどのように光合成システムが完成されていったのかという、これまで科学が立ち入ることができなかった進化の謎が明らかになっていくと期待されます。また、さらに光合成の進化が明らかになることで、光合成機能を高度に改良・利用することができ、食糧やバイオ燃料の増産にもつながると期待されます。

本研究は、神戸大学、立命館大学、奈良先端科学技術大学院大学、ビルラ理工大学（インド）、大阪大学、静岡大学と共同で行ったものです。

本研究成果は、平成29年1月13日（英国ロンドン時間）発行のオンライン総合科学誌「Nature Communications」に掲載されました。

本件に係る詳細はこちらをご覧ください： 詳細資料 (科学技術振興機構（JST）HP)

論文情報

タイトル

“A RuBisCO-mediated novel carbon metabolism in methanogenic archaea”
（メタン産生アーキアにおけるRuBisCOが機能する新規炭素代謝）

DOI

10.1038/ncomms14007

著者

Takunari Kono、Sandhya Mehrotra、Chikako Endo、Natsuko Kizu、Mami Matsuda、Hiroyuki Kimura、Eiichi Mizohata、Tsuyoshi Inoue、Tomohisa Hasunuma、Akiho Yokota、Hiroyoshi Matsumura、Hiroki Ashida

掲載誌

Nature Communications