酵母の世界 No.29-1｜Hortaea werneckii：塩に水を奪われても生きる黒色酵母

このシリーズでは、パン・ビール・ワイン・発酵食品を支える酵母たちを、研究者の視点から少しずつ紹介しています。
★酵母の世界を巡るためのまとめページを作成してます↓

前回は、木を食べる甲虫の腸に暮らし、「木の糖」であるキシロースを発酵する Spathaspora passalidarum（スパタスポラ・パッサリダルム）を紹介しました！

今回は、さらに極端な環境へ進みます！

塩は、微生物の増殖を抑えるために昔から使われてきました。

では、塩が溶けきらないほど高い塩濃度でも生きられる微生物がいるとしたら、どうでしょうか？

今回紹介する Hortaea werneckii（ホルタエア・ウェルネッキイ）は、黒い色素を持つ酵母様菌です。
塩がほとんどない環境から、ほぼ飽和に近い食塩水まで、非常に幅広い塩濃度で生育できます。

それなのに、なぜこの菌は生きられるのでしょうか？

塩だらけの環境に暮らす

H. werneckii がよく見つかるのは、海水を蒸発させて塩をつくる塩田です。

塩田では、水が蒸発するにつれて塩濃度がどんどん高くなります。
2000年に行われた調査では、食塩濃度が3〜30％に達する塩田から複数の黒色酵母様菌が見つかり、その中でも H. werneckii は高塩環境を代表する菌の一つとして確認されました。

現在では、この菌は塩田だけでなく、海水など他の環境からも見つかっています。

面白いことに、H. werneckii は塩を加えていない条件でも生育できる一方、食塩濃度が約30%に相当する、ほぼ飽和に近い環境でも生育できます。
さらに、生育に適した塩濃度はおよそ5〜10%程度とされています。
海水の塩分が約3.5%なので、海水よりもさらに塩分の高い環境を得意としているのです。

多くの微生物にとって過酷な環境が、この菌にとっては生活圏なのです。

では、高濃度の塩は、細胞にどんな問題を起こすのでしょうか？

グリセロールで水を守る

高い塩濃度で最初に問題になるのは、細胞から水が抜けることです。

細胞の外に大量の塩があると、水は外側へ引っ張られます。
そのままでは細胞が縮み、内部のさまざまな反応も正常に進めにくくなります。

そこで H. werneckii は、細胞の中にグリセロールをためます！

グリセロールは、水を引きつけながらも、細胞内の反応を邪魔しにくい物質です。
外側の塩濃度が上がったときに細胞内のグリセロール量を増やすことで、水が一方的に外へ逃げるのを抑えます。

実際、ある研究では、細胞内のグリセロール量は、塩を加えない条件では乾燥細胞1 gあたり約0.24 mmolでしたが、食塩濃度約25%の条件では約2.94 mmolまで増加しました。

およそ12倍です！

つまり、この菌は外の環境に合わせて、細胞の中身そのものを変えているのです。

しかも、グリセロールをつくるだけではありません。

H. werneckii の黒い色は、細胞壁に存在するメラニンという色素によるものです。
ある研究では、このメラニンを含む細胞壁が、細胞内にためたグリセロールを外へ逃がしにくくすることも示されています。

つまり、

グリセロールをつくる。
そして、それを逃がさない。

この二つを組み合わせた結果、H. werneckii は過酷な高塩環境でも生き残ることができるのです！

さらに、細胞にとって有害になり得るナトリウムをため込みすぎないよう、イオンを細胞の内外へ運ぶ仕組みなども発達しています。
H. werneckii の耐塩性は、一つの特別な反応だけではなく、細胞全体を高塩環境向けに調整することで成り立っているのです。

塩で保存しても生き残る

一方で、この能力は、私たちにとって必ずしも便利とは限りません。

ヒトは塩を使って、食品を長く保存してきました。
食品が保存できる理由は、塩を加えることで、多くの微生物から水が奪われ、増殖しにくくなるからです。

しかし、H. werneckii のような菌にとっては、高い塩濃度は必ずしも有効となりません。

実際、この菌は塩分の高い食品や環境からも見つかります。

つまり、多くの微生物を抑えるための「塩」という保存方法を、耐え抜いてしまう微生物もいるのです。

極端な耐塩性は、生命の仕組みを理解するうえでは興味深い性質ですが、食品保存の立場から見れば厄介な能力にもなってしまいますね。

おわりに

Hortaea werneckii（ホルタエア・ウェルネッキイ）は、ほぼ飽和に近い食塩濃度でも生育できる黒色酵母様菌です。

塩によって水が奪われると、細胞内のグリセロールを増やす。
つくったグリセロールを逃がしにくくする。
そして、余分な塩を細胞内にため込まない。

それが、この菌が高塩環境で生きる方法です！

塩は微生物を抑えるもの。

その常識は間違っていません。

ただ自然界には、その「微生物を抑える環境」そのものを生活の場にしてしまう菌もいるのです。

自然界は何とも不思議な生態系に満ち溢れていますね。

次回からは、少し視点を変えて、日本で見つかった酵母たちを紹介していきます！

第一回目は、Yamadazyma kitorensis（ヤマダザイマ・キトレンシス）です。

この酵母は、奈良県明日香村にあるキトラ古墳から見つかりました。

閉ざされた古墳の中で、なぜ微生物が増え、酵母が暮らしていたのでしょうか？

次回は、文化財の内部にも広がる微生物の生態系を見ていきます！

★過去の様々なトピックの記事を全てまとめてます。詳細はこちらから↓

これらの記事が参考になったら「スキ＆フォロー」をぜひお願いします！

参考文献

Gunde-Cimerman N, et al. Hypersaline waters in salterns – natural ecological niches for halophilic black yeasts. FEMS Microbiology Ecology. 2000;32(3):235–240.

Kogej T, et al. Osmotic adaptation of the halophilic fungus Hortaea werneckii: role of osmolytes and melanization. Microbiology. 2007;153(12):4261–4273. 

Gostinčar C, et al. Adaptation to high salt concentrations in halotolerant/halophilic fungi: a molecular perspective. Frontiers in Microbiology. 2014;5:199.

Gostinčar C, et al. The extremely halotolerant black yeast Hortaea werneckii – a model for intraspecific hybridization in clonal fungi. IMA Fungus. 2020;11:10.

#酵母
#学び
#発酵
#科学
#生態系
#塩